موسوعة الإلكترونيات الحرة وتعليم البرمجيات.

مواضيع جديدة

الأحد، 7 يوليو 2019

أنواع الذاكرة في الحاسوب Computer Memory Classifications



شرح أنواع وأقسام وطريقة الوصول لجميع أنواع الذاكرة في الحاسوب

في الحاسوب أنواع كثيرة من الذاكرة، أهم ما يميز نوعاً عن آخر هو طريقة الوصول الى محتويات الذاكرة وإمكانية القراءة والكتابة وهل هذه الذاكرة متطايرة أم غير متطايرة؟ والمادة المصنوعة منها وهناك ميزات أخرى كثيرة سنشرحها في هذا الدرس.

ما هي طرق الوصول الى محتويات الذاكرة في الحاسوب؟

هنالك ثلاثة طرق وتقنيات متبعة للوصول الى البيانات والمعلومات المخزنة في ذاكرة الحاسوب:

1- الوصول التتابعي Sequential Access

تكون البيانات على شكل وحدات مخزنة بشكل متتالٍ وللانتقال إلى وحدة معينة يجب المرور عن كل الوحدات بين مكان القراءة الحالي والوحدة المطلوبة. ومن هنا نلاحظ أن الزمن اللازم للقراءة في هذه الطريقة يعتمد على الموقع الحالي والمكان الذي نريد القراءة منه هذا الوقت قد يصل الى دقائق، من الأمثلة التي تستعمل هذه الطريقة هو شريط التسجيل.

2-  الوصول المباشر Direct Access

في هذه الطريقة تقسم الذاكرة الى وحدات يمكن الانتقال بينها بسرعة دون الدخول إلى محتوياتها. عند الوصول إلى الوحدة المطلوبة يتم البحث عن السجل المطلوب. وقت الوصول يتكون من عنصرين هما وقت الانتقال من وحدة إلى أخرى وهو قصير نسبياً ووقت البحث المتتالي داخل الوحدة الواحدة وهو قصير أيضا ومن الأمثلة التي تستعمل هذه الطريقة هو القرص الصلب والقرص المدمج ويصل وقت الوصول إلى جزء من ألف من الثانية.

3- الوصول العشوائي Random Access

في هذا النوع من الذاكرة يكون لكل موقع تخزيني عنوان، فعندما نريد أن نقرأ أو نكتب على موقع ما نضع عنوان ذلك الموقع فنصل إليه دون المرور عن سواه والوقت المستغرق للقراءة متساو ولا يعتمد على الموقع الحالي من الأمثلة التي تستعمل هذه الطريقة: الذاكرة الرئيسية RAM والذاكرة الدائمة ROM وسرعة الوصول فيها تصل إلى نانو ثانية.

أقسام الذاكرة وتصنيفها في الحاسوب

ويمكن تقسيم الذاكرة إلى قسمين رئيسين Two Basic Types هما: الذاكرة الرئيسية والذاكرة الثانوية.

أولا: الذاكرة الرئيسية أو الداخلية Primary Memory

حيث أن هذا النوع من الذاكرة يستخدم طريقة الوصول العشوائي Random Access وهي على أنواع كما في المخطط التالي والذي يوضح جميع أقسام الذاكرة الرئيسية والتي سنتطرق لشرح كل منها بالتفصيل.


ما هي أنواع الذاكرة الرئيسية في الحاسوب؟

1- ذاكرة الوصول العشوائي RAM

ذاكرة مصنوعة من أشباه الموصلات وهي ذاكرة متطايرة أي أنه إذا انقطع التيار الكهربائي عنها فإنها تفقد المعلومات التي بداخلها وهي على نوعين:

أ- الذاكرة العشوائية الثابتة SRAM

 يتم التخزين فيها باستعمال عدد من الترانزستورات (6 ترانزستورات) لتخزين كل بت وتكون المعلومات ساكنة أي لا تفقد مع مرور الوقت.

ب- الذاكرة العشوائية المتحركة DRAM

 فيها يستخدم ترانزستور ومواسع لتخزين كل بت بما أن المواسع يفقد شحنته بمرور الوقت فإن هذا يستدعي شحنة بشكل دوري.
والشكل التالي يوضح شكل الذاكرة العشوائية التي يستخدمها كل من الحاسوب الشخصي PC والمحمول Laptop:


ما الفرق بين الذاكرة العشوائية الثابتة SRAM والذاكرة العشوائية المتحركة DRAM؟

تكون ذاكرة DRAM أبطأ أي أكثر بطئاً وأقل تكلفة من SRAM وبالتالي هي أكثر استخداماً وشيوعاً وأكثرها انتشاراً.

ما هي أنواع الذاكرة العشوائية المتحركة DRAM

لقد تم تطوير هذه الذاكرة الى ثلاثة أنواع وهي:
أ. الذاكرة العشوائية المتحركة المتزامنة SDRAM
ب. الذاكرة العشوائية المتحركة المتزامنة ذات السرعة المضاعفة DDR-SDRAM
ج. الذاكرة العشوائية المتحركة RDRAM

2- الذاكرة الوسيطة Cache Memory

بشكل عام فإن ذاكرة DRAM بطيئة مقارنة مع سرعة المعالج المركزي، لذا استخدم مصممو الحاسوب ذاكرة تسمى بالذاكرة الوسيطة أو ذاكرة الكاش Cache من نوع SRAM وهي توضع بين المعالج المركزي والذاكرة الرئيسية. حيث يربط بينهم جميعا الناقل الرئيسي Main Bus كما في الشكل التالي:


ما هو مبدأ عمل الذاكرة الوسيطة (الكاش) Cache Memory؟

يطلب المعالج المركزي بيانات من الذاكرة تنقل هذه البيانات مع ما يجاورها إلى ذاكرة Cache وذلك اعتمادا على مبدأ أن البيانات التي تستخدم حاليا من المرجح أن يتم استخدامها والبيانات التي حولها ستستخدم في المستقبل القريب. بهذه الطريقة نقلل من عدد مرات زيارة ذاكرة RAM فيتحسن أداء الحاسوب.

3- ذاكرة القراءة فقط ROM

ذاكرة دائمة تدخل المعلومات إليها أثناء برمجتها مرة واحدة في مرحلة التصنيع ومن ثم تستخدم للقراءة فقط وهي ذاكرة غير متطايرة: أي أنها لا تفقد المعلومات المخزنة إذا انقطع التيار الكهربائي عنها.

 4- ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة PROM

مثل ذاكرة القراءة فقط فهي غير متطايرة تدخل المعلومات إليها (تجرب برمجتها) مرة واحدة وليس شرطا في مرحلة التصنيع فيمكن أن تبرمج من المستخدم لمرة واحدة فقط ومن ثم تستخدم للقراءة فقط. والشكل التالي يوضح شكل تلك النوع من الذاكرة غير المتطايرة:


ما هي أنواع ذاكرة القراءة فقط PROM؟

هناك أمثلة أخرى من ذاكرة القراءة غالبا منها ما يأتي:

أ- ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة والمسح EPROM

حيث يمكن القراءة والكتابة عليها كهربائياً لكن قبل عملية الكتابة يجب مسحها باستخدام الأشعة فوق البنفسجية. والشكل التالي يبرز أهم معالم تلك الذاكرة:

ب- ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة والمسح كهربائياً EEPROM

يمكن القراءة والكتابة إليها كهربائياً لكن عملية الكتابة تستغرق وقتا أطول من القراءة. كما أن عملية مسح مواقع الذاكرة تتم بالتتابع أي موقعا بعد الآخر. والشكل التالي يوضح موديول Module لنظام تخزيني مبني على فكرة EEPROM من النوع أو الطراز 24LC1025 والتي تستخدم لتخزين البيانات باستخدام طريقة الـ I2C. كما ويمكنها أن تدعم كل سلسلة 24LCxx التابعة للتصنيف EEPROM.


ج- الذاكرة السريعة Flash Memory

تشبه ذاكرة EEPROM ولكنها أسرع وتستطيع أن تمسح مجموعة من واقع الذاكرة في الوقت نفسه.

ما هي أنواع الذاكرة الثانوية أو الخارجية Secondary Storage؟

1- القرص الصلب بنوعيه ذات الحالة الثابتة والصلبة ويرمز للحالة الصلبة بالرمز HDD، والحالة الثابتة بالرمز SSD.
2- الشريط القابل للمغنطة Magnetic Tape.
3- القرص المدمج CD.
4- القرص الرقمي متعدد الاستخدامات DVD.
5- أقراص الأشعة الزرقاء Blue Ray.
حيث تتشارك الأقراص التخزينية الثلاث الأخيرة في عملها وطريقة التعامل مع البيانات المنسوخة منها واليها في وجود رأس قراءة ضوئي يعمل بتقنية أشعة الليزر والتي ترسل الإشارات الضوئية لقراءة وكتابة البيانات المطلوبة.

ما هي ميزات وحسنات الذاكرة الثانوية الخارجية؟

 تمتاز الذاكرة الثانوية بسعتها الكبيرة وهي غير متطايرة وتستخدم لتخزين المعلومات طويل الأمد، إضافة الى سعرها الرخيص والمتدني نسبياً.

كيف يعمل الشريط القابل للمغنطة في تخزين البيانات والمعلومات في الحاسوب؟

طريقة عمل الشريط في الحاسوب تشبه طريقة عمل شريط الصوت والصورة، حيث يتم التخزين في هذا الجهاز باستعمال إشارات مغناطيسية، وتكون القراءة والكتابة بوساطة رأس ثابت ويتحرك الشريط على دولاب، وتخزن المعلومات على مسارات بشكل متتابع كما في الشكل الذي في الأسفل ويستخدم بشكل أساسي في عمل نسخ احتياطية للمعلومات.


الترتيب الهرمي للذاكرة في الحاسوب

كلما كانت الذاكرة قريبة من المعالج المركزي زادت سرعتها، وزاد سعرها، وزاد عدد مرات الوصول اليها، وقل حجمها. إن أسرع ذاكرة في الحاسوب هي المسجلات Registers والتي توجد في داخل المعالج المركزي CPU، وتليها الذاكرة الوسيطة Cache، ثم الذاكرة الرئيسية Main Memory التي توجد خارج المعالج المركزي CPU، ولكنها قريبة منه. ومن ثم القرص الصلب البطيء نسبياً HDD، وأخيراً الشريط Magnetic Tape.
للحصول على أداء جيد للحاسوب، ترتب الذاكرة بطريقة هرمية، بحيث يجري نقل المعلومات بين أنواع الذاكرة حسب الحاجة. والشكل التالي يوضح الترتيب الهرمي للذاكرة


أحرف ورموز واختصارات أسماء أنواع الذاكرات في الحاسوب

الجدول التالي يوضح ماذا يعني كل من الرمز الذي يصف كل نوع من أنواع الذاكرة في الحاسوب باللغة الانجليزية

الاختصار
معنى الاختصار بالإنجليزية
RAM
Random Access Memory
RAMS
Static RAM
RAMD
Dynamic RAM
DRAMS
Synchronous DRAM
-SDRAMDDR
Double Data Rate-SDRAM
DRAMR
Rambus DRAM
ROM
Read Only Memory
ROMP
Programmable ROM
PROME
Erasable PROM
EPROME
Electrically EPROM
CD
Compact Disk
DVD
Digital Versatile Disc
HDD
Hard Disk Drive
SSD
Solid State Drive



ليست هناك تعليقات:

إرسال تعليق

???????