تکنولوژی

انواع حافظه در کامپیوتر

انواع حافظه در کامپیوتر

حافظه‌ی کامپیوتر یک کلمه ی عمومی است که برای انواع مختلف حافظه ها در کامپیوتر به کار می‌رود این حافظه ها هر کدام در ساخت تکنولوژی خاص دارند و شامل کاربرد های مختلفی از قبیل RAM یا ROM و یا از نوع فلش مموری می‌شود. در این مقاله به معرفی انواع حافظه در کامپیوتر خواهیم پرداخت.

بعضی از حافظه های کامپیوتری طراحی می‌شوند تا سرعت زیادی داشته باشند بدین معنی که پردازنده اصلی دسترسی به اطلاعات موجود در این حافظه را دارد. نوع دیگر حافظه ها هم با قیمت کم و سرعت کم طراحی می‌شوند بنابراین می‌توانند حجم زیادی داده را در خود ذخیره کنند.

تفاوت دیگر در حافظه های کامپیوتری به انواع غیر فرار شامل می‌شود بدین ترتیب آنها می‌توانند داده های زیادی را در خود ذخیره کنند حتی اگر جریان برق در آنها قطع شود. نوع دیگر حافظه های فرار می‌باشد که اصولا سریع‌تر هستند اما تمام داده های آن‌ها پس از قطع شدن جریان برق از بین می‌رود و با روشن شدن دوباره دستگاه شروع به‌ ذخیره داده ها می‌کنند.

یک سیستم کامپیوتری به گونه‌ای ساخته می‌شود که از هر دونوع Memory استفاده کنند و پیکربندی دقیق آن‌ها می‌تواند باعث پردازش سریع داده ها و همچنین هزینه کم برای ذخیره سازی دایمی داده ها شود.

انواع حافظه کامپیوتر : اصلی و ثانویه

با این‌که انواع مختلفی حافظه های کامپیوتری موجود می‌باشد با این حال تفاوت اصلی آن‌ها در حافظه‌ی اصلی و حافظه‌ی ثانویه است که به طور معمول به همه آن‌ها حافظه گفته می‌شود.

اما تفاوت اصلی آن‌ها به سرعت تبادل اطلاعات آن‌ها مربوط می‌شود.

  • حافظه اصلی : شامل ROM و RAM می‌باشد که نزدیک پردازنده‌ی اصلی قرار دارند خواندن سریع اطلاعات توسط پردازنده از طریق حافظه‌ی اصلی انجام می‌شود. حافظه‌ی اصلی اطلاعاتی را در خود ذخیره می‌کند که پردازنده هر لحظه از آن‌ها استفاده می‌کند پس نباید تاخیری در آن باشد.
  • حافظه ثانویه : در مقایسه با حافظه‌ی اصلی از لحاظ فیزیکی یک حافظه‌ی جداگانه است که انواع مختلفی مانند هارددرایو یا حافظه‌ی خشک دارد. این حافظه ها هم میتوانند به صورت مستقیم و هم بصورت شبکه‌ای روی سیستم کامپیوتری نصب شوند. هزینه‌ی هر گیگابایت حافظه‌ی ثانویه بسیار ارزان است اما سرعت خواندن و نوشتن در این حافظه ها بسیار کندتر صورت می‌گیرد.

در طول ده‌های گذشته هربار که حافظه های کامپیوتری پیشرفت می‌کنند تعداد زیادی حافظه نیز از نوع ساختار و وظیفه ساخته شده‌اند.

 دو نوع اصلی در حافظه های اصلی وجود دارد:

  • RAM : Random Access Memory
  • ROM : Read Only Memory

حال یک نگاه عمیق به هر دو نوع حافظه اصلی

۱. حافظه RAM

اکثر مردم فکر میکنند که وظیفه‌ی اصلی RAM فقط افزایش سرعت سیستم و اجرای برنامه ها است. با Kaliboys همراه باشید تا با جزئیات و خصوصیات و وظایف Random Access Memory در سیستم آشنا شوید.

همان‌طور که از نام این حافظه پیداست شامل داده هایی می‌شود که به صورت تصادفی ذخیره و دسترسی به آنها نیز به ترتیب تصادفی است‌.

نکته مهم در این حافظه سرعت بسیار بالای آن در نوشتن و هم چنین در خواندن است اما داده ها فرار بوده و درنهایت این حافظه گران قیمت بوده که در قبال تمامی حافظه های ثانویه قیمت بالاتری دارد. به همین دلیل کامپیوتر ها از ترکیب این حافظه با حافظه‌های ثانویه استفاده می‌کنند.

حافظه RAM ، یک حافظه موقتی برای نگهداری برنامه و داده ای است که واحد پردازنده‌ی مرکزی در حال پردازش آن است. برنامه ها برای اجرا باید در حافظه RAM قرار گیرند؛ به همین دلیل گاهی به ان حافظه کاری میگویند. دستیابی به داده‌ی موجود در حافظه RAM به محل قرار گرفتن آن بستگی ندارد ( حافظه‌ با دستیابی تصادفی). همچنین با خاموش شدن رایانه یا قطع برق تمام محتوای حافظه RAM از بین میرود ( حافظه موقتی).

به همین خاطر هنگام کار کردن با رایانه روی برنامه یا داده‌ی خاص ، لازم است هر چند دقیقه یکبار نتایج کار را در حافظه جانبی ( مثلا یک دیسک نرم یا سخت ) ذخیره کرد تا اگر به هر دلیلی رایانه خاموش شد و اطلاعات حافظه RAM از بین رفت ،یک نسخه از آن اطلاعات وجود داشته باشد. زمانی که داده‌ای برای پردازش لازم نباشد کنار گذاشته می‌شود و در حافظه ی ثانویه ذخیره می‌شود و فضای RAM برای استفاده های بعدی خالی می‌شود .

حافظه RAM از نوع خواندنی _نوشتنی است. و با ظرفیت های متفاوتی در بازار موجود است . این نوع حافظه در داخل شیارهای مربوطه بر روی بُرد اصلی قرار میگیرند. ظرفیت حافظه RAM یکی از عوامل تعیین کننده‌ی سرعت اجرای برنامه است. امروزه RAM ها به صورت مدار طراحی میشوند.

تاریخچه RAM

کامپیوترهای اولیه از دستگاه تقویت کننده نیروی برق یا خطوط تاخیری برای کار اصلی حافظه استفاده می‌کردند. (Williams tube) اولین RAM بود که مورد استفاده قرار گرفت( در سال 1947).

ظرفیت Williams tube چند صد تا حدود چند هزار Bit بود ولی بسیار کم حجم تر و سریعتر از لامپ سه قطبی بود. با این حال کارایی Williams tube بیشتر بود. حافظه هسته مغناطیسی تا زمانی که با حافظه حالت جامد در مدارات مجتمع اوایل دهه 1970 جایگزین شد استاندارد بود.

تاریخچه RAMلوله ویلیامز-کیلبورن از IBM 701 در موزه تاریخ کامپیوتر ، در Mountain View ، کالیفرنیا

انواع حافظه RAM

DRAM یا dynamic access memory: کلمه ی DRAM مخفف عبارت Dynamic RAM است و مدل بسیار معمول در انواع RAM استفاده شده در کامپیوتر‌ها است. این حافظه توسط Robert H.Dennard و در سال 1968 ساخته شد. DRAM داده ها را با استفاده از یک ترانزیستور و یک جفت خازن ، که یک سلول DRAM را تشکیل می دهند ، ذخیره می کند.

DRAM برای تولید ارزانتر است اما کمی کندتر از SRAM است. اکثر ماژول های حافظه قابل تعویض کاربر DRAM هستند. قدیمی‌ترین نوع از این حافظه (SDR (Single Data Rate است اما کامپیوتر های جدیدتر از مدل جدیدتر این حافظه‌ها (DDR (Dual Data Rate استفاده می‌کنند.

نسخه های مختلفی از این مدل نیز موجود می‌باشد که شامل DDR2,DDR3,DDR4,DDR5 می‌شود این نسخه ها هر کدام کارایی بهتر و مصرف انرژی کمتری نسبت به نسخه قبلی خود دارند. هر کدام از نسخه های DDR مجزا هستند بدین معنی که نمی توانید ترکیبی از نسخه های DDR2 و DDR3 داشته باشید. هر DRAM در هر سلول خود ترانزیستور و خازن دارد.

SRAM یا Static random access memory: کلمه ی SRAM مخفف عبارت Static RAM است و یک نوع بخصوصی از حافظه‌ی تصادفی است. این حافظه سریع‌تر از DRAM و گران قیمت‌تر و در هر سلول ۶ترانزیستور را دراست. به دلایل گفته شده از این حافظه درون پردازنده به عنوان حافظه کش استفاده می‌شود و استفاده ی دیگر آن در سرور های قدرتمند و سریع است. حتی مقدار حافظه‌ی کم در کش نیز باعث بهبود سرعت در پردازش های پردازنده می‌شود.

تفاوت اصلی در DRAM و SRAM سرعت تبادلی آنهاست که به طور معمول SRAM، دو یا ۳ برابر سریع‌تر می‌باشد اما این سریع بودن در نهایت به هزینه‌ی بیشتر در آن می‌انجامد.

هم اکنون نیز حافظه های SRAM با ظرفیت های مگابایتی و DRAM با ظرفیت های گیگابایتی به فروش می‌رسند.

DRAM مصرف انرژی بیشتری نسبت به SRAM دارد زیرا DRAM می بایست اطلاعات خود به دفعات بیشتری تازه‌سازی کند.

مقدار حافظه RAM چقدر است؟

میتوانید برای این کار کیس خود را با دقت باز کنید و RAM را خارج کنید و اطلاعات را از روی آن بخوانید. قطعه ای مانند شکل زیر را روی مادربورد خود خواهید دید که با فشار دادن قسمت سفیدِ کنار RAM ، RAM خارج شده و در دسترس قرار میگیرد .همانطور که مشاهده میشود نوع RAM و میزان حافظه ی آن قابل رویت است.

RAM
مقدار حافظه RAM چقدر است؟

اما نیازی به این کار نیست … اگر قصد دارید از مشخصات (RAM) خود سر در بیاورید ساده ترین روش این است که از خود سیستم عامل ویندوز استفاده کنید.

برای انجام این کار شما باید به Control Panel سیستم خود وارد شوید و System and Security را انتخاب کنید. حالا در صفحه باز شده به بخش System نگاه کنید در زیر این بخش لینکی به نام View amount of RAM and processor speed وجود دارد که باید آن را انتخاب کنید.

در صفحه ای که برای شما باز خواهد شد شما می توانید اطلاعاتی مانند مقدار حافظه، نوع سیستم عامل و مدل پردازنده و سرعت را مشاهده کنید اما هیچ رقم دقیقی در مورد سرعت (RAM) به شما نمایش داده نمی شود. اگر به دنبال این اطلاعات هستید از طریق نصب برنامه های جانبی ( CPU-Z و … )که سیستم شما را اسکن می کنند می توانید به همه اطلاعات مربوطه دست پیدا کنید.

همچنین برای مشاهده اطلاعات کامل کامپیوتر به همراه جزئیات آن میتوانید مقاله “5 روش پیدا کردن مشخصات کامپیوتر” را مطالعه کنید.

۲. حافظه ROM

حافظه رام
حافظه ROM

کلمه‌ی ROM مخفف عبارت Read Only Memory است همان‌طور که از نامش پیدا است فقط قابلیت خواندن اطلاعات درون آن را دارد. اطلاعات را نمی‌توان در این حافظه نوشت. این حافظه دارای سرعت زیاد است که در روی مادربرد و کنار پردازنده نصب می‌شود.

ROMها علاوه بر استفاده در کامپيوترهای خانگی در ساير دستگاههای الکترونيکی نيز مورد استفاده قرار میگیرند. این حافظه با نام سیستم ورودی / خروجیِ پایه یا اولیه ( Basic Input / Output System & BIOS) نیز شناخته میشود.

ROM از نوع غیر فرار بوده و اطلاعات درون آن پس از قطع شدن جریان برق نیز باقی می‌ماند. برای مثال وقتی کامپیوتر خاموش می‌شود داده های درون آن از بین نمی رود. بسیار شبیه به حافظه های ثانویه بوده و میتوان برای ذخیره داده ها به مدت طولانی از آن استفاده کرد.

زمانی که کامپیوتر روشن می‌شود داده ها از روی ROM خوانده می‌شوند این کار توسط پردازنده و بدون دخالت نرم‌افزار ها و دستورالعمل های پیچیده صورت می‌گیرد. ROM در برگیرنده ی bootstrap code است که دستورالعمل های پایه مورد نیاز برای بالاآمدن سیستم عامل از حافظه‌ی ثانویه به حافظه‌ی اصلی را عهده دارد تا سیستم قابل استفاده شود.

همچنین حافظه ی ROM برای ذخیره firmware  های دستگاه های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند تا به محض روشن قابل استفاده شوند.

بیشینه حافظه ROM

ROM های اولیه و ساده ، به حالت جامد به اندازه فن آوری نیمه هادی خود بودند. با اختراع مدار مجتمع ، ROM ماسک روی کار آمد. Mask ROM از یک شبکه خطوط کلمه (ورودی آدرس) و خطوط بیت (خروجی داده) تشکیل شده است که به صورت انتخابی با سوئیچ های ترانزیستور به هم وصل می شوند و می توانند یک جدول جستجو دلخواه را با یک طرح بدنی منظم و تأخیر انتشار پیش بینی کنند.

تراشه های Mask ROM (MROM) با تنظیم ترانزیستورها قبل از شروع فرآیند تولید نیمه هادی ، تولید می شوند. اغلب ، تراشه های Mask ROM (MROM) در سیستم های رایانه ای استفاده می شوند که نیاز به پایداری طولانی مدت دارند.

چهار شرکت که بیشترین تراشه های ROM ماسک را تولید می کنند عبارت اند از:

  1. سامسونگ الکترونیک
  2. شرکت NEC
  3. صنعت الکتریکی Oki
  4. Macronix

انواع حافظه ROM

حافظه های ROM نیز در چندین مدل مختلف ساخته شده اند که شامل : PROM, EPROM , EEPROM است.

PROM: کلمه ی PROM مخفف عبارت Programmable ROM است و با ROM متفاوت است یعنی ساختار آن با حافظه ROM که در زمان ساخت برنامه روی آن نوشته شده است متفاوت است بدین گونه که PROM یک حافظه خالی است و بعد ها توسط برنامه ساز PROM پر می‌شود.

 EPROM: کلمه ی EPROM مخفف عبارت Erasable ROM  است و همانطور که از نامش پیداست داده های ذخیره شده در آن قابلیت پاک شدن را دارند و میتوان از نو درون آن‌را برنامه نوشت.

عمل پاک کردن این حافظه روش منحصر به فردی دارد به گونه‌ای که برای پاک شدن داده های آن باید این حافظه از روی کامپیوتر باز شده و زیر نور فرابنفش قرار بگیرد تا دوباره قابل برنامه ریزی باشد.

EEPROM: کلمه ی EEPROM مخفف عبارت Electrically Erasable Programmable ROM است و امتیاز برتری آن به نسبت EPROM و PROM قابلیت پاکسازی و نوشتن دوباره داده‌ها در روی سیستمی که در آن نصب شده را دارا است. در این حالت EEPROM حافظه ی فقط خواندنی نیست و در اکثر مواقع عمل نوشتن در آن بسیار کند صورت می‌گیرد و در عمل فقط برای بروزسانی کد های برنامه مانند بایوس و فریم‌ور بکار می‌روند.

حافظه های فلش مموری نیز از نوع EEPROM هستند.

  • انواع حافظه ثانویه

شامل تعداد مختلف و زیاد از رسانه های  ذخیره سازی می‌شود که مستقیما به سیستم کامپیوتر متصل می‌شوند.

این حافظه ها شامل :

  • هارددیسک درایو یا HDD
  • حافظه خشک SSD
  • درایو های نوری DVD or CD or BlueRay
  • نوار کاست
  • فلاپی

همچنین حافظه های ثانویه شامل :

  • حافظه آرایه‌ای 3DNAND که از طریق شبکه متصل میشوند SAN.
  • حافظه ای که از طریق شبکه ی قراردادی متصل میشود. با نام NAS نیز شناخته می‌شود.

تفاوت RAM و ROM چیست؟

ROM:

  • غیر فرار
  • خواندن سریع
  • سریع نمیتوان روی آن داده نوشت
  • برای نگه داری کد های بوت و فریم‌ور استفاده میشوند
  • نسبت به RAM گران تر است

RAM:

  • فرار
  • سریع در خواندن ونوشتن
  • نسبت به حافظه ROM ارزانتر است اما نسبت به حافظه های ثانویه گرانتر است.

در چند سال اخیر نوع جدید حافظه از نوع 3D XPoint ساخته شده است که کمی معادلات را در انواع حافظه بهم ریخته است

این حافظه گران‌تر است اما نسبت به حافظه های ثانویه سریعتر و نسبت به RAM کندتر عمل می‌کند و همچنین از نوع غیر فرار است.

این بدین معنی است که می‌تواند در مواقعی به عنوان RAM متناوب استفاده شود در سیستمی که نیاز به مقدار زیادی حافظه از نوع RAM بوده اما ساخت چنین سیستمی با استفاده از RAM بسیار هزینه بر خواهد بود همانند سیستم های میزبان پایگاه داده .

در آخر دیاگرام انواع حافظه را مشاهده میکنید.

 

انواع حافظه در کامپیوتر
انواع حافظه در کامپیوتر

دو نوع حافظه‌ی دیگر نیز در سیستم کامپیوتری وجود دارد که شامل : حافظه بافر و CMOS است.

حافظه بافر : این حافظه برای تعامل پردازنده با دستگاه های جانبی مانند چاپگر استفاده میشود چرا که سرعت چاپ مدارک بسیار کند از سرعت پردازنده است بنابراین اطلاعات ابتدا در بافر ذخیره شده سپس به ترتیب توسط چاپگر چاپ می‌شوند.

حافظه CMOS :  این کلمه مخفف عبارت Complementary Metal-Oxide Semiconductor است که دارای ۶۴بایت حافظه برای ذخیره اطلاعات بایوس BIOS سیستم بکار می‌رود. اطلاعاتی نظیر زمان تاریخ و تنظیمات سیستم در این تراشه ذخیره می‌شود. این تراشه انرژی خود را به وسیله باتری متصل شده به آن تامین می‌کند به همین دلیل با قطع برق اطلاعات آن از بین نمیرود. باتری این حافظه حدود ۱۰ سال کارایی دارد و بعد آن می‌بایست تعویض شود.

این حافظه دارای اطلاعات مهمی درباره‌ی سیستم می باشد. برخی از این اطلاعات عبارت‌اند از :

  • مقدار حافظه‌ی RAM
  • زمان و تاریخ سیستم
  • نوع و مشخصات دیسک سخت و دیسک خوان ها
  • کلمه عبور برای وارد شدن به سیستم

بیشتر بخوانید:

مقایسه پردازنده های AMD و Intel

بهترین پردازنده‌(CPU) اینتل کدام است؟

زهرا مدحی

دانشجوی مهندسی کامپیوتر و علاقه مند به یادگیری فناوری اطلاعات

دیدگاهتان را بنویسید

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

دکمه بازگشت به بالا