حافظه رایانه اصطلاحی عمومی برای انواع مختلفی از فناوری ذخیره اطلاعات است که کامپیوتر ممکن است استفاده کند ، از جمله RAM ، ROM و حافظه فلش. بعضی از انواع حافظه های رایانه بسیار سریع طراحی شده اند ، به این معنی که واحد پردازش مرکزی (CPU) می تواند به داده های ذخیره شده در آنجا خیلی سریع دسترسی پیدا کند. انواع دیگر آنها بسیار کم هزینه طراحی شده اند ، به طوری که می توان مقدار زیادی داده را از نظر اقتصادی در آنجا ذخیره کرد.
روش دیگری که حافظه کامپیوتر می تواند متفاوت باشد غیر فرار بودن برخی از انواع است ، به این معنی که حتی در صورت عدم مصرف برق می توانند داده ها را به صورت طولانی مدت ذخیره کنند. و بعضی از انواع فرار هستند که اغلب سریعتر هستند اما به محض خاموش شدن تمام داده های ذخیره شده روی آنها را از دست می دهند. یک سیستم رایانه ای با استفاده از ترکیبی از این نوع حافظه های رایانه ای ساخته می شود و می توان پیکربندی دقیق را برای تولید حداکثر سرعت پردازش داده یا حداقل هزینه یا سازش بین این دو بهینه کرد.
انواع حافظه رایانه ای: اولیه و ثانویه
اگرچه انواع مختلفی از حافظه در رایانه وجود دارد ، اما اساسی ترین تمایز بین حافظه اصلی است که غالباً حافظه سیستم نامیده می شود و حافظه ثانویه است که معمولاً حافظه ذخیره سازی نامیده می شود. تفاوت کلیدی بین حافظه اصلی و ثانویه سرعت دسترسی است. حافظه اصلی شامل ROM و RAM است و نزدیک به پردازنده مرکزی روی مادربرد رایانه قرار دارد و پردازنده را قادر می سازد اطلاعات را از حافظه اصلی خیلی سریع بخواند. برای ذخیره داده هایی که CPU به شدت به آنها نیاز دارد استفاده می شود تا مجبور نشود منتظر تحویل شود.
در مقابل ، حافظه ثانویه معمولاً به صورت فیزیکی در یک دستگاه ذخیره سازی جداگانه مانند درایو دیسک سخت یا درایو حالت جامد (SSD) قرار دارد که به طور مستقیم یا از طریق شبکه به سیستم رایانه متصل است. هزینه هر گیگابایت حافظه ثانویه بسیار کمتر است ، اما سرعت خواندن و نوشتن به طور قابل توجهی کندتر است. طی چندین دوره تکامل رایانه ، مجموعه گسترده ای از انواع حافظه رایانه مستقر شده است که هرکدام نقاط قوت و ضعف خود را دارند.
دو نوع اصلی حافظه اصلی وجود دارد:
RAM یا حافظه دسترسی تصادفی
ROM یا حافظه فقط خواندنی
بیایید هر دو نوع حافظه را عمیق بررسی کنیم.
۱) حافظه RAM
حافظه اختصاری RAM از این واقعیت ناشی می شود که می توان به داده های ذخیره شده در حافظه دسترسی تصادفی – به همان ترتیب که نام آن مشخص است – به هر ترتیب تصادفی دسترسی داشت. یا به عبارت دیگر ، به هر بیت تصادفی داده می توان به سرعت سایر بیت ها دسترسی داشت.
مهمترین مواردی که باید در مورد RAM فهمید این است که حافظه RAM بسیار سریع است ، می توان آن را نوشت و همچنین خواند ، فرار است (بنابراین تمام داده های ذخیره شده در حافظه RAM با از دست دادن قدرت از بین می روند) و در نهایت ، در مقایسه با انواع حافظه های ثانویه از نظر هزینه هر گیگابایت بسیار گران است. به دلیل هزینه نسبتاً بالای RAM در مقایسه با انواع حافظه ثانویه است که اکثر سیستم های رایانه ای هم از حافظه اصلی و هم از حافظه ثانویه استفاده می کنند.
داده هایی که برای پردازش خیلی سریع مورد نیاز است ، به RAM منتقل می شوند و در آنجا می توان خیلی سریع به آنها دسترسی پیدا کرد و اصلاح کرد ، بنابراین CPU منتظر نمی ماند. وقتی داده دیگر لازم نیست ، آن را به حافظه ثانویه کندتر اما ارزان تر منتقل می کنیم و فضای RAM که آزاد شده است با قسمت بعدی داده ای که در شرف استفاده است پر می شود.
انواع RAM
DRAM:
DRAM مخفف Dynamic RAM است و رایج ترین نوع RAM است که در رایانه استفاده می شود. قدیمی ترین نوع به DRAM تک نرخ داده (SDR) معروف است ، اما رایانه های جدیدتر از DRAM سرعت داده دوگانه سریعتر (DDR) استفاده می کنند. DDR در نسخه های مختلفی از جمله DDR2 ، DDR3 و DDR4 ارائه می شود که عملکرد بهتری ارائه می دهند و نسبت به DDR از مصرف انرژی بالاتری برخوردار هستند. با این حال نسخه های مختلف ناسازگار هستند ، بنابراین امکان ادغام کردن DDR2 با DDR3 DRAM در سیستم رایانه وجود ندارد. DRAM در هر سلول از یک ترانزیستور و یک خازن تشکیل شده است.
SRAM:
SRAM مخفف Static RAM است و نوع خاصی از RAM است که سریعتر از DRAM است اما گرانتر و حجیم تر است و در هر سلول شش ترانزیستور دارد. به همین دلایل ، SRAM معمولاً فقط به عنوان حافظه نهان داده در درون CPU یا به عنوان RAM در سیستم های سرور بسیار پیشرفته استفاده می شود. یک حافظه نهان کوچک SRAM از داده های بسیار ضروری می تواند باعث پیشرفت قابل توجه سرعت در سیستم شود.تفاوت های اساسی بین DRAM و SRAM این است که SRAM سریعتر از DRAM است – شاید دو تا سه برابر سریعتر – اما گران تر و بزرگتر است. SRAM معمولاً در مگابایت در دسترس است ، در حالی که DRAM در گیگابایت خریداری می شود.
DRAM از انرژی بیشتری نسبت به SRAM استفاده می کند زیرا برای حفظ یکپارچگی داده ها دائماً باید تازه شود ، در حالی که SRAM – اگرچه فرار است – هنگام روشن شدن نیازی به آپدیت مداوم ندارد.
۲) حافظه ROM کامپیوتر
ROM مخفف حافظه فقط خواندنی است و این نام از آنجا ناشی می شود که اگرچه داده ها را می توان از این نوع حافظه کامپیوتر خواند ، اما به طور معمول نمی توان داده ها را روی آن نوشت. این یک نوع حافظه رایانه ای بسیار سریع است که معمولاً نزدیک به پردازنده مرکزی روی مادربرد نصب می شود.
ROM نوعی حافظه غیر فرار است ، به این معنی که داده های ذخیره شده در ROM در حافظه تداوم می یابد حتی در صورت عدم دریافت برق – به عنوان مثال هنگام خاموش بودن رایانه. از این نظر شبیه حافظه ثانویه است که برای ذخیره سازی طولانی مدت استفاده می شود.
وقتی رایانه روشن است ، پردازنده می تواند بدون نیاز به درایورها یا سایر نرم افزارهای پیچیده برای برقراری ارتباط ، اطلاعات ذخیره شده در ROM را بخواند. ROM معمولاً شامل “کد راه انداز” است که مجموعه اصلی دستورالعمل های یک کامپیوتر برای آگاهی از سیستم عامل ذخیره شده در حافظه ثانویه و بارگیری قسمت هایی از سیستم عامل در حافظه اصلی است تا کامپیوتر بتواند راه اندازی شود. و آماده استفاده شوید. ROM همچنین در دستگاه های الکترونیکی ساده تر برای ذخیره میان افزار که به محض روشن شدن دستگاه اجرا می شود ، استفاده می شود.
انواع حافظه Ram
ROM در چندین نوع مختلف از جمله PROM ، EPROM و EEPROM در دسترس است. PROM PROM مخفف Memory فقط خواندنی قابل برنامه ریزی است و با ROM واقعی تفاوت دارد این در حالی هست که ROM در طول فرآیند تولید برنامه نویسی می شود (یعنی اطلاعاتی برای آن نوشته شده است) ، PROM در حالت خالی تولید می شود و بعداً با استفاده از یک برنامه نویس برنامه ریزی می شود.
EPROM EPROM مخفف Erasable Programmable Read-Only Memory است و همانطور که از نامش پیداست ، داده های ذخیره شده در EPROM قابل پاک شدن و برنامه ریزی مجدد EPROM است. پاک کردن EPROM شامل حذف آن از کامپیوتر و قرار گرفتن در معرض اشعه ماورا بنفش قبل از سوختن مجدد آن است. EEPROM EEPROM مخفف Electrally Erasable Programmable Memory Only Ready است ، و تمایز بین EPROM و EEPROM این است که مورد آخر را می توان با استفاده از سیستم رایانه ای که در آن نصب شده پاک کرد و نوشت.
از این نظر EEPROM فقط خواندنی نیست. با این حال در بسیاری از موارد روند نوشتن کند است ، بنابراین معمولاً فقط برای به روزرسانی کد برنامه مانند سیستم عامل یا کد BIOS به صورت گاه به گاه انجام می شود. گیج کننده است ، حافظه فلش NAND (مانند آنچه در حافظه USB و درایو های دیسک حالت جامد یافت می شود) نوعی EEPROM است ، اما NAND flash به عنوان یک حافظه ثانویه در نظر گرفته می شود.
انواع حافظه ثانویه
حافظه ثانویه شامل فضای ذخیره سازی مختلفی است که می تواند مستقیماً به یک سیستم رایانه متصل شود. این شامل:
- درایوهای دیسک سخت
- درایوهای حالت جامد (SSD)
- درایوهای نوری (CD یا DVD)
- درایو های نوار
حافظه ثانویه همچنین شامل موارد زیر است:
آرایه های ذخیره سازی از جمله آرایه های فلش ۳D NAND که از طریق شبکه ذخیره سازی (SAN) متصل شده اند. دستگاه های ذخیره سازی که ممکن است از طریق یک شبکه معمولی متصل شوند (معروف به ذخیره سازی متصل به شبکه یا NAS)..به جرات می توان حافظه ابری را حافظه ثانویه نیز نامید.
تفاوت RAM و ROM چیست؟
ویژگی های حافظه Rom
- غیر فرار
- سریع خواندن
- معمولاً در مقادیر کم استفاده می شود.
- نمی توان سریع نوشت.
- برای ذخیره دستورالعمل بوت یا سیستم عامل استفاده می شود.
- نسبتاً گران به ازای هر مگابایت ذخیره شده در مقایسه با RAM
ویژگی های حافظهRAM
- فرار
- سریع خواندن و نوشتن
- به عنوان حافظه سیستم برای ذخیره داده ها (از جمله کد برنامه) مورد استفاده قرار می گیرد که پردازنده باید بلافاصله پردازش کند.
- در مقایسه با ROM نسبتاً ارزان در هر مگابایت ذخیره شده ، اما در مقایسه با حافظه ثانویه نسبتاً گران است.
چه فناوری بین حافظه اولیه و ثانویه وجود دارد؟
تقریباً در سال گذشته یک محیط حافظه جدید به نام ۳D XPoint با ویژگی هایی ساخته شده است که بین حافظه اصلی و ثانویه قرار دارد. ۳D XPoint گرانتر است اما سریعتر از حافظه ثانویه است و هزینه آن پایین تر اما کندتر از RAM است. همچنین از نوع حافظه غیر فرار است.
این ویژگی ها به این معنی است که می تواند به عنوان جایگزین RAM در سیستم هایی که به مقدار زیادی حافظه سیستم نیاز دارند و ساخت آن با استفاده از RAM بسیار گران است (مانند سیستم های میزبان پایگاه داده های حافظه) ، مورد استفاده قرار گیرد. معامله این است که چنین سیستم هایی از عملکرد کامل استفاده از RAM استفاده نمی کنند.
از آنجا که ۳D XPoint غیر فرار است ، سیستم هایی که از ۳D XPoint برای حافظه سیستم استفاده می کنند می توانند پس از قطع برق یا قطع شدن دیگر سریعاً دوباره فعال و فعال شوند ، بدون اینکه نیازی به خواندن مجدد تمام داده ها از حافظه ثانویه در حافظه سیستم باشد.