حافظه و انواع ان چیست ؟

وقتی که درباره حافظه فکر میکنید ، بسیار جالب است که نمیدانید در طول روز با چند نوع از آنها برخورد میکنید، میدانید که کامپیوترهایی که شما با آنها کار میکنید حتما دارای حافظه میباشند. چیزی که ممکن است ندانید این میباشد که بسیاری از دستگاهای الکترونیکی که در روز با انها سر کار دارید دارای نوعی حافظه میباشد. بطور مثال :

  • موبایل ها
  • تبلت ها
  • کنسولهای بازی
  • رادیو ماشین
  • تلویزیونها
  • دستگاهای بخش خانگی

هرکدام از این دستگاه ها از نوعی حافظه استفاده میکند .

به زبان ساده تر ، حافظه به چه معناست ؟


هر وسيله اي كه توانايي حفظ و نگهداري داده‏ ها را به گونه ‏اي داشته باشد كه اجزاي رايانه بتوانند در هر زمان به داده هاي آن دسترسي (Access) داشته باشند، حافظه نام دارد. حافظه در رايانه محل نگهداري و ذخيره ‏ی داده‏ هاست. حافظه‏ های رايانه تنوع بسيار گسترده‏اي از نظر نوع، فناوري، عملكرد و قيمت در ميان ديگر اجزاي رايانه دارند، زيرا هيچ كدام از فناوري‏هاي موجود در ساخت حافظه ها، به‏ تنهايي قادر نيست همه ‏ی نيازهاي كاربران رايانه‏ها را به صورت بهينه برآورده کند. بنابراين هر سيستم رايانه اي با سلسله مراتبي از انواع حافظه ها مجهز ميشود تا تمام فرايندهاي رايانه را به صورت بهينه پاسخ دهد.

حافظه هاي رايانه به دو دسته ی كلي تقسيم مي شوند :

حافظه ی اصلي (اوليه درونی): اين نوع حافظه ‏ها در داخل رايانه قرار دارند و براي اجراي برنامه به طور مستقيم به وسيله ی پردازنده مورد استفاده قرار مي گيرند.

حافظه ی جانبي (ثانويه خارجی): اين نوع حافظه‏ ها براي نگهداري داده ‏ها و اطلاعات پرونده‏ه ا براي مدت زمان طولاني به كار مي‏روند و در خارج  از رايانه قرار مي گيرند تا از طريق ماژولهاي ورودي/ خروجي براي پردازنده قابل دسترس باشند. بخشي از اين نوع حافظه‏ ها كه براي آرشيو و بايگاني داده ها به كار مي روند به صورت نوع سوم شناخته مي شوند.

خارج از رايانه: يعني هر حافظه اي كه براي ارتباط با ساير اجزاي رايانه به خصوص پردازنده، نياز به يک واسط يا كنترلر دارد، مانند ديسک سخت يا حافظه‏ی FLASH .

ويژگي هاي مهم حافظه :

براي بررسي انواع حافظه‏ هاي رايانه، به معرفي و توصيف ويژگيهاي مهم حافظه می پردازیم حافظه ها را براساس اين ويژگي ها دسته بندي مي كنیم. تعدادي از اين ويژگي ها عبارت اند از:

حافظه ی نامانا( Non Volatile) و مانا (Volatile) :

حافظه‏ه ايي كه با قطع جريان برق داده‏ هاي آن ها از بين مي روند، حافظه هاي نامانا  و آ نهايي كه با قطع جريان برق داده ‏هاي خود را حفظ مي كنند مانا هستند. حافظه هاي اصلي اغلب نامانا و حافظه هاي جانبي مانا هستند.

محل استقرار حافظه :

بيانگر داخلي يا خارجي بودن حافظه نسبت به رايانه است. حافظه‏ های داخلي را اغلب حافظه ‏ی اصلي مي‏گويند كه انواع مختلفي دارد. حافظه‏ ی خارجي را اغلب حافظه‏ ی جانبي مي گويند كه تنوع زيادي دارد.

ظرفيت حافظه :

مقدار داده‏اي را كه مي توان در يك حافظه ذخيره كرد، ظرفيت آن حافظه مي گويند. هما نطور كه در بخش هاي گذشته اشاره شد، كوچكترين واحد حافظه را كلمه گويند. كلمه مي تواند يك عدد يا يك دستورالعمل باشد و اندازه‏ ي آن به طور معمول برابر با بيت هاي به كار رفته براي نمايش آن است (البته استثناهاي زيادي در اين رابطه در سيستم هاي رايانه اي گذشته وجود داشته است). بنابراين ظرفيت حافظه متناسب با تعداد بيت هاي يك كلمه و تعداد آن ها در يك حافظه است.

آدرس دهي حافظه :

هر حافظه را به مجموع هاي از خانه ها تقسيم ميكنند كه اين خانه‏ ها براي نگهداري داده‏ ها به كار می‏روند. براي خواندن و يا نوشتن داده ها در يك خانه‏ ی حافظه، نياز به آدرس آن خانه است. هر حافظه يك شيوه‏ی آدرس دهي دارد كه به كمك آن، خانه‏ هاي حافظه مورد دستيابي قرار مي‏گيرند.

رو شهاي دستيابي به داد ههاي حافظه :

يكي از ويژگي‏هاي اساسي حافظه ها، رو شهاي دستيابي به واحدهاي داده است. در واقع هرحافظه براساس فناوري توليد و اجزاي تشكيل دهنده‏ ی آن، شيوه ی خاصي براي دسترسي به خانه هایش دارد. تعدادي از اين روش ها عبارت اند از:

–  دستيابي ترتيبي

–  دستيابي مستقيم

–  دستيابي تصادفي

–  دستيابي انجمني

دستيابي ترتيبي: در اين روش ساختار ذخيره سازي داده‏ ها در حافظه به گونه‏ اي است كه براي دستيابي به هر سلول از حافظه، بايد از خانه هاي مختلفي كه قبل از سلول داده ‏ی مورد نظر است، عبور كرده و بعد از رسيدن به سلول مربوط، داده را از آن خواند يا در آن نوشت. در اين روش حافظه به صورت واحدهايي از داده كه به آن ركورد داده مي گويند، سازماندهي ميشود.

براي دستيابي به هر ركورد از داده بايد ركوردهاي قبل از آن خوانده شود و بعد از رسيدن به ركورد مورد نظر، كار خواندن يا نوشتن در حافظه انجام شود. در حقيقت زمان دستيابي به هر داده در اين حافظه به فاصله ی مكاني كه داده در آن قرار گرفته، تا هد دستگاه بستگي دارد. نوار مغناطيسي  از اين نوع حافظه است.

MagneticTape

دستيابي مستقيم: در اين روش، حافظه به صورت بلوكهايي از داده سازماندهي ميشود. هر بلوك شامل چند بايت است كه داراي آدرس منحصر به فرد است. براي دستيابي به داده ‏ی مورد نظر فقط بايد به بلوكي كه داده در آن واقع است، مراجعه كرد و در آن بلوك، داده به صورت ترتيبي بازيابي مي شود و نيازي به پيمودن كل حافظ هی ماقبل داده ی مورد نظر نيست. در واقع مي توان گفت دستيابي مستقيم تركيبي از دستيابي ترتيبي و دستيابي تصادفي است كه در آن به دليل آدر س دهي براي هر بلوك، زمان دستيابي به داده، به فاصله ی مكاني محل قرارگيري داده نسبت به اولين داده ی بلوك مورد نظر، بستگي دارد. هد دستگاه در ابتدا به طور مستقيم به آدرس بلوك مراجعه ميكند، سپس آن بلوك را براي پيدا كردن داد هی مورد نظر مي پيمايد. در اين روش، زمان دستيابي به خانه‏هاي حافظه كمتر از دستيابي ترتيبي است. ديسك سخت از اين نوع حافظه است.

2

دستيابي تصادفي: فناوري ساخت حافظه هايی با دستيابی تصادفی به سيستم اين اجازه را مي دهد تا براي هر بايت از حافظه يك آدرس منحصر به فرد در نظر بگيرد. در اين حافظه روش ذخيره سازي داده به گونه اي است كه بتوان بدون نياز به عبور از بخش هاي مختلف حافظه، هر سلول آن را خواند يا نوشت. با توجه به آدرس منحصر به فردي كه به هر مكاني از حافظه داده میشود مي توان به مكان مورد نظر به طور مستقيم دسترسي پيدا كرد. به همين دليل هر مكاني از حافظه را مي توان به طور تصادفي انتخاب کرد و به آن يك آدرس منحصر به فرد داد و براساس همان آدرس، به داده‏هاي آن دسترسي پيدا كرد. با توجه به شيوه ی آدرس دهي اين حافظه ها، زمان دستيابي به هر مكان از حافظه، مستقل از محل قرار گرفتن داده در حافظه است و زمان ثابتي دارد. در اين روش، زمان دستيابي به خانه هاي حافظه كمتر از دستيابي ترتيبي و دستيابي مستقيم است. حافظه‏ی اصلي(شکل ۳) از اين نوع حافظه است.

3

دستيابي انجمني: اين دستيابي مانند دستيابي تصادفي است با اين تفاوت كه در آن هر مكان از حافظه به طور كامل براساس آدرس آن دستيابي نميشود و براي دسترسي به خانه ‏هاي اين حافظه، محتواي آن نيز بررسي مي گردد. در اين نوع حافظه نيز دسترسي به هر مكان از حافظه، مدت زمان ثابتي دارد و کمتر از زمان دستيابي تصادفي است. حافظه هاي نهان (cash) از اين نوع هستند.

كارايي حافظه :

از ديدگاه كاربران دو مشخصه ی مهم حافظه، ظرفيت و كارايي هستند. كارايي حافظه‏ ها سه ويژگی به شرح زير دارد:

  • زمان دستيابي :

اين زمان مربوط به انجام عمل خواندن يا نوشتن است. يعني فاصل هی زماني، از لحظه‏ اي كه آدرس در حافظه وارد ميشود تا لحظه اي كه داده در آن ذخيره و يا روي گذرگاه داده(درمورد خواندن) قرار مي گيرد.

  • سيكل حافظه

زماني كه طول مي كشد تا گذرگاه آدرس وضعيت گذاري شود، به علاوه زمان دستيابي به داده را سيكل حافظه مي نامند .

  • سرعت انتقال داده

مقدار بايت هاي ارسالي و يا دريافتي در هر ثانيه را سرعت انتقال داده مي گويند. اين سرعت به طوركامل به مدت زمان سيكل حافظه بستگي دارد. هر چه زمان اين سيكل كم باشد سرعت انتقال بالاتر است و بالعكس، هر چه زمان سيكل بيشتر باشد داده ی كمتري در واحد زمان قابل دستيابي است و سرعت انتقال كمتر ميشود. پس مي توان گفت كه سرعت انتقال با زمان سيكل حافظه رابطه‏ ی معكوس دارد. در واقع تعداد دفعاتي را كه سيكل حافظه در يك ثانيه قابل تکرار شدن است، سرعت انتقال داده در يك حافظه گويند.

جدول زیر ويژگي‏هاي انواع حافظه ها را نشان مي دهد.

4

براساس فناوري ساخت، حافظه ها به انواع مختلفي تقسيم ميشوند. هر فناوري داراي مزايا و معايب خاص خود است. هرم حافظه ها  تلاش كرده است كه حافظه ها را براساس سرعت دستيابي به داده، دسته بندي كند.

5

پردازنده به دليل سرعت بالايي كه در انجام کارهایش دارد بايد داده ها را با سرعت بالا و به مقدار زياد در اختيار داشته باشد. ذخيره سازهاي ثانويه مانند ديسك سخت و ديسك هاي نوري و… به دليل سرعت كمي كه دارند نمي توانند پاسخگوي نيازهاي پردازنده باشند و داد ه ی مورد نظر آن را با سرعت بالا تأمين كنند. به همین دلیل تلاش شده است تا تعدادي حافظه هاي موقت

ولي با سرعت بيشتر و نزديك به سرعت پردازنده، طراحي و در اختيار پردازنده قرار دهند. در اين هرم هر چه قدر حافظه ‏ی مورد نظر به پردازنده نزديك تر باشد، سرعت انتقال داد ه ی بيشتري دارد و به طور طبيعي اين سرعت بالا مستلزم هزينه‏ ی بيشتري است.

این مطلب را به اشتراک بگذارید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *