حافظه وانواع آن در كامپيوترحافظه با هدف ذخيره سازي اطلاعات (دايم موقت) در كامپيوتر استفاده مي گردد.
انواع متفاوتي از حافظه در كامپيوتر استفاده مي شود :
RAM .ROM.CACHE.DYNAMiC RAM.Staic RAM.FIASH Memory.virtual Memory.video Memory.BIOS
استفاده از حافظه صرفا”محدود به كامپيوترهاي شخصي نبوده و در دستگاههاي متفاوتي نظير: تلفن هاي سلولي PDA راديوهاي اتومبيل VCR تلويزيون و… نيز در ابعاد وسيعي از آنها استفاده مي شود.
هر يك از دستگاه هاي فوق مدل هاي متفاوتي از حافظه را استفاده مي كنند مباني اوليه حافظه با اينكه مي توان واژه”حافظه” را بر هر نوع وسيله ذخيره سازي الكترونيكي اطلاق كرد ولي اغلب از اين واژه براي مشخص نمودن حافظه هاي سريع با قابليت ذخيره سازي موقت استفاده مي شود .
در صورتيكه پردازنده مجبور باشد براي بازيابي اطلاعات مورد نياز خود بصورت دايم از هارد ديسك استفاده كند قطعا”سرعت عمليات پردازنده (با آن سرعت بالا )كند خواهد گرديد .زمانيكه اطلاعات مورد نياز پردازنده در خافظه ذخيره گردند .
از حافظه هاي متعدد به منظور نگهداري موقت اطلاعات استفاده مي گردد .همانگونه كه در شكل فوق مشاهده مي گردد مجموعه متنوعي از انواع حافظه ها وجود دارد .پردازنده با توجه به ساختار سلسله مراتبي فوق به آنها دستيابي پيدا خواهد كرد.
زمانيكه در سطح حافظه هاي دايمي نظير هارد يا حافظه دستگاه هاي نظير صفحه كليد اطلاعاتي موجود باشد كه پردازنده قصد استفاده از آنها را داشته باشد اطلاعات فوق از طريق حافظه RAM در اختيار پردازنده قرار مي گيرد.
در ادامه پردازنده اطلاعات و داده هاي مورد نياز خود را در حافظه Cache و دستور العمل هاي خاص عملياتي خود را در رجيستر ها ذخيره مي نمايد.تمام عناصر سخت افزاري (پردازنده هارد ديسك حافظه و…) و عناصر نرم افزاري (سيستم عامل و …)بصورت يك گروه عملياتي به كمك يكديگر وظايف محوله را انجام مي دهند.بدون شك در اين گروه “حافظه” داراي جايگاهي خاص است .
از زماني كه كامپيوتر روشن تا زماني كه خاموش مي گردد پردازنده به صورت پيوسته و دائم از حافظه استفاده مي نمايد بلا فاصله پس از روشن نمودن كامپيوتر اطلاعات اوليه (برنامه POST ) از حافظه ROM فعال شده و در ادامه وضعيت حافظه از نظر سالم بودن برسي مي گردد (عمليات سريع خواندن , نوشتن) در مرحله بعد كامپيوتر BIOS را از طريق ROM فعال خواهد كرد .
BIOS اطلاعات اوليه و ضروري در رابطه با دستگاه هاي ذخيره سازي , وضعيت درايوي كه مي بايست فرايند بوت از آنجا آغاز گردد، امنيت و ….را مشخص مي كند . در مرحله بعد سيستم عامل از هارد به درون حافظه ROM استقرار خواهد يافت . بخش هاي مهم و حياتي سيستم عامل تا زماني كه سيستم روشن است در حافظه ماندگار خواهد بود .
در ادامه وزماني كه يك برنامه توسط كاربر فعال مي گردد ، برنامه فوق در حافظه ROM مستقر خواهد شد . پس از استقرار يك برنامه در حافظه و آغاز سرويس دهي توسط برنامه مورد نظر درصورت ضرورت فايل هاي مورد نياز برنامه فوق ،درحافظه مستقر خواهند شد و در نهايت زماني كه به حيات يك برنامه خاتمه داده مي شود (CLOSE) يا يك فايل ذخيره مي گردد ، اطلاعات بر روي يك رسانه ذخير سازي دائم ذخيره و در نهايت حافظه از وجود برنامه و فايل هاي مرتبط ، پاكسازي مي گردد .
همانگونه كه اشاره گرديد در هر زمان كه اطلاعاتي ، مورد نياز پردازنده شده باشد ، اطلاعات در خواستي در حافظه RAM مستقر شده تا زمينه استفاده از آنان توسط پردازنده فراهم گردد.
چرخه در خواست اطلاعات موجود درRAM توسط پردازنده پردازش اطلاعات توسط پردازنده و نوشتن اطلاعات جديد در حافظه يك سيكل كاملا”پيوسته بوده و در اكثر كامپيوتر ها سيكل فوق ممكن است در هر ثانيه ميليون ها مرتبه تكرار گردد. نياز به سرعت دليلي بر وجود حافظه هاي متنوع چرا حافظه در كامپيوتر تا بدين ميزان متنوع و متفاوت است؟
در پاسخ مي توان به موارد ذيل اشاره نمود:پردازنده هاي با سرعت بالا نيازمند دستيابي سريع و آسان به حجم بالايي از داده ها به منظور افزايش بهره وري وكارايي خود مي باشند.
در صورتيكه پردازنده قادر به تامين و دستيابي به داده هاي مورد نياز در زمان مورد نظر نباشد مي بايست عمليات خود را متوقف و در انتظار تامين داده هاي مورد نياز باشد.پردازنده هاي جديد و با سرعت يك گيگا هرتز به حجم بالايي از داده ها (ميليارد بايت در هر ثانيه)نياز خواهند داشت.
پردازنده هايي با سرعت اشاره شده گران قيمت بوده و قطعا”اتلاف زمان مفيد آنان مطلوب و قابل قبول نخواهد بود.طراحان كامپيوتر به منظور حل مشكل فوق ايده”لايه بندي حافظه”رامطرح نموده اند.
در اين راستا از حافظه هاي گران قيمت با ميزان اندك استفاده و از حافظه هاي ارزان تر در حجم بيشتري استفاده به عمل مي آيد.ارزانترين حافظه متداول هارد ديسك است هارد ديسك يك رسانه ذخيره سازي ارزان قيمت با توان ذخيره سازي حجم بالايياز اطلاعات است.
با توجه به ارزان بودن فضاي ذخيره سازي اطلاعات بر روي هارد اطلاعات مورد نظر بر روي آنها ذخيره و با استفاده از روش هاي متفاوتي نظير:حافظه مجازي مي توان به سادگي و به سرعت و بدون نگراني از فضاي فيزيكي حافظهRAMاز آنها استفاده نمود.حافظهRAMسطح دستيابي بعدي در ساختار سلسله مراتبي حافظه است.
اندازه بيت يك پردازنده نشان دهنده تعداد بايت هايي از حافظه است كه در يك لحظه مي توان به آنها دستيابي داشت .مگاهرتر واحد سنجش سرعت پردازش در پردازنده ها است و معادل “ميليون در هر ثانيه”است.مثلا”يك كامپيوتر32بيتي پنتيوم iiiبا سرعتMHz-800 قادر به پردازش چهار بايت بصورت همزمان و 800ميليون بار در ثانيه است.حافظه RAM به تنهايي دارايي سرعت مناسب براي همسنگ شدن با سرعت پردازنده نيست.
به همين دليل است كه از حافظه هاي Cache استفاده مي گردد.بديهي است هر اندازه كه سرعت حافظهRAM بالا باشد مطلوب تر خواهد بود.اغلب تراشه هاي مربوطه امروز داراي سرعتي بين 50تا70Nanosecohds مي باشند.
سرعت خواندن يا نوشتن در حافظه ارتباط مستقيم با نوع حافظه استفاده شده دارد .در اين راستا ممكن است از حافظه هاي DRAM ,SDRAM,RAMBUSاستفاده گردد.سرعتRAMتوسط پهنا و سرعت BUS كنترل مي گردد.
پهناي BUS تعداد بايتي كه مي تواند بطور همزمان براي پردازنده ارسال گردد را مشخص و سرعت BUS به تعداد دفعاتي كه مي توان يك گروه از بيت ها را در هر ثانيه ارسال كرد اطلاق مي گردد.سيكل منظم حركت داده ها از حافظه به سمت پردازنده راBus Cycle مي گويند.مثلا”يك Bus با وضيعت:MHz100 و32بيت بصورت تئوري قادربه ارسال چهار بايت به پردازنده و يكصد ميليون مرتبه در هر ثانيه است.
در حاليكه يكBUS شانزده بيتي MHZ66 بصورت تئوري قادر به ارسال دو بايت و 66ميليون مرتبه در هر ثانيه است.با توجه به مثال فوق مشاهده مي گردد كه با تغيير پهناي BUD از شانزده به سي و دو و سرعت از MHz66 به MHz100 سرعت ارسال داده براي پردازنده سه برابر گرديد.رجيستر و Cache با توجه به سرعت بسيار بالايي پردازنده حتي در صورت استفاده از BUS عريض و سريع همچنان مدت زماني طول خواهد كشيد تا داده ها از حافظه RAM براي پردازنده ارسال گردند.
Cache با اين هدف طراحي شده است كه داده هاي مورد نياز پردازنده را كه احتمال استفاده از آنان بيشتر است در دسترس بيشتري قرار دهد.عمليات فوق از طريق بكار گيري مقدار اندكي از حافظهCache كه primary ياLevel I ناميده مي شود صورت مي پذيرد.ظرفيت حافظه هاي فوق بسيار اندك بوده و از دو كيلو بايت تا شصت و چهار كيلو بايت را شامل مي گردد.نوع دوم Cache كه Secodray يا level 2 ناميده مي شود بر روي يك كارت حافظه و در مجاورت پردازنده قرار مي گيرد.اين نوع Cacheداراي يك ارتباط مستقيم با پردازنده است.
يك مدار كنترل كننده اختصاصي بر روي برد اصلي كه “كنترل كننده L2″ ناميده مي شود مسئوليت عمليات مربوطه را بر عهده خواهد گرفت.با توجه به نوع پردازنده اندازه حافظه فوق متغير بوده و داراي دامنه اي بين Kb256 تا MB2 است.برخي از پردازنده هاي با كارائي بالا اخيرا” اين نوع Cache را به عنوان جزئي جدا نا پذير در كنار خود دارند.(بخشي از تراشه پردازنده) در اين نوع پردازنده ها با توجه به اينكه Cache بخشي از پردازنده محسوب مي گردد اندازه آن متغير بوده و به عنوان يكي از مهمترين شاخص ها در كارائي پردازنده مطرح است.
نوع ديگري از RAM با نام SRAM(حافظه هاي با دستيابي تصادفي ايستا) نيز وجود داشته كه در آغاز براي Cache استفاده مي گرديد.اين نوع حافظه ها از چندين ترانزيستور(معمولا”چهار تا شش) براي هر يك از سلول هاي حافظه خود استفاده مي نمايند.
حافظه هاي فوق داراي مجموعه اي از فليپ فلاپ ها با دو وضعيت خواهند بود.بنابراين حافظه هاي فوق قادر به بازخواني اطلاعات بصورت پيوسته نظير حافظه هاي DRAM نخواهند بود.هر يك از سلولهاي حافظه مادامي كه منبع تامين انرژي آنها فعال on باشد داده هاي خود را ذخيره نگاه خواهند داشت.
در اين حالت ضرورتي به باز خواني اطلاعات بصورت پر يوديك نخواهد بود.سرعت حافظه هاي فوق بسيار بالا است ولي به دليل قيمت بالا در حال حاضر بعنوان جايگزيني استاندارد براي حافظه هاي RAM مطرح نمي باشند.انواع حافظه حافظه ها را مي توان بر اساس شاخص هاي متفاوتي تقسيم بندي كرد.volatile و Nonvolatile نمونه اي از اين تقسيم بندي ها است.
حافظه هاي volatile بلا فاصله پس از خاموش شدن سيستم اطلاعات خود را از دست مي دهند.و همواره براي نگهداري اطلاعات خود به منبع تامين انرژي نياز خواهند داشت.اغلب حافظه هاي RAM در اين گروه قرار مي گيرند.حافظه هاي Nonvolatile داده هاي خود را همچنان پس از خاموش شدن سيستم حفظ خواهند كرد. حافظه ROM نمونه اي از اين نوع حافظه ها است.
با آن كه واژه حافظه را می توان برای هر نوع وسیله ذخیره سازی به كار برد، اما بیشتر برای مشخص نمودن حافظه های سریع با قابلیت ذخیره سازی موقت استفاده می شود. زمانی كه پردازنده مجبور باشد برای بازیابی اطلاعات به طور دائم از هارد استفاده نماید طبیعتاً سرعت عملیات آن كند خواهد شد.
به طوركل از حافظه های متعددی به منظور نگهداری موقت اطلاعات استفاده می شود. زمانی كه در حافظه های دائمی مانند هارد اطلاعاتی موجود باشد كه پردازنده بخواهد از آنها استفاده نماید باید اطلاعات فوق از طریق حافظه RAM در اختیار پردازنده قرار گیرد و سپس اطلاعات مورد نیاز خود را در حافظه Cache و دستور العمل های خاص عملیاتی را در ریجیسترها ذخیره كند. همان طور كه می دانید تمام عناصر سخت افزاری و نرم افزاری با یكدیگر كار می كنند و از زمانی كه سیستم روشن می شود و تا زمانی كه خاموش می شود، پردازنده به صورت دائم و پیوسته از حافظه استفاده می كند.
حافظه رایانه بر اساس نوع آن از تعدادی خازن و ترانزیستور كه در چند آی سی(IC) قرار گرفته، تشكیل شده است. برای ذخیره اطلاعات در حافظه، بعضی از ترانزیستورها در حالت قطع و برخی در حالت وصل قرار می گیرند. خازن ها نیز در حالت شارژ و دشارژ قرار می گیرند. در رایانه از چندین نوع حافظه استفاده می شود:
آموزش سخت افزار (قسمت سوم) حافظه
*Random Access Memory- RAM این نوع حافظه برای ذخیره سازی موقت اطلاعات رایانه در حالت كار با سیستم به كار می رود.
Read Only Memory ROM این نوع حافظه، حافظه دائم است و از آن برای ذخیره سازی اطلاعات مهم استفاده می شود.
Caching نوعی حافظه است كه برای ذخیره اطلاعاتی كه دارای فركانس بازیابی بالا می باشند استفاده می شود.
* Basc Input/ Output System- BIOS این حافظه یك نوع حافظه ROM می باشد كه از اطلاعات آن جهت هر بار راه اندازی سیستم استفاده می شود.
* Virtual Mem این حافظه در زمان نیاز عملیات جایگزینی را در حافظه RAM انجام می دهد. در واقع فضایی بر روی هاردیسك می باشد كه از آن برای ذخیره سازی موقت اطلاعات استفاده می شود.
حافظه RAM خواندنی و نوشتنی
همان طور كه می دانید اطلاعات موقت رایانه با خاموش شدن سیستم كاملاً پاك می شود. به این صورت كه اگر برنامه یا داده ای به رایانه داده باشید و به هر علتی برق رایانه قطع شود، پس از روشن شدن دوباره رایانه باید برنامه و یا اطلاعات را دوباره وارد كنید. پردازنده اطلاعات مورد نیاز خود را از حافظه رم دریافت می كند و عملیات لازم را انجام داده و سپس نتایج را در رم ذخیره می كند.
بنابر این این نوع حافظه خواندنی و نوشتنی است. هنگامی كه رایانه را روشن می كنید حافظه اصلی كنترل و تست می شود. مقدار حجم تست شده روی صفحه نمایش مشاهده می شود.
حافظه رم به دو نوع تقسیم می شود: DRAM (رم پویا یا دینامیك) و SRAM (رم استاتیك)
حافظه دی رم جهت ذخیره اطلاعات خود از خازن استفاده می كند. خازن در حالت شارژ معادل یك است و در حالت دشارژ معادل صفر است. این حافظه باید به طور مداوم تغذیه الكتریكی شود تا بارهای مثبت و منفی را از دست ندهد. در این حالت در فاصله زمانی متناوب عملیات بازنویسی و تجدید اطلاعات صورت می پذیرد
دو نوع مدار بازنویسی وجود دارد: ۱۰بیتی كه به آن بازنویسی ۱k می گویند و ۱۱ بیتی كه به آن بازنویسی ۲k گویند.
حافظه ROM
این نوع حافظه در زمان خاموش شدن رایانه داده هایش را از دست نمی دهد. تعدادی از حافظه مانند ROM و حافظه فلش كارتهای هوشمند در این گروه قرار می گیرد.
سرعت حافظه
سرعت تراشه های رم با مدت زمان لازم برای دسترسی به یك بیت از اطلاعات سنجیده می شود. این واحد با سرعت نانو ثانیه اندازه گیری می شود. توجه داشته باشید كه سرعت حافظه های دی رم را با سرعت ساعت اندازه گیری می كنند. سرعت تراشه های حافظه به طور عادی در محدوده ۵۰ تا ۱۲۰ نانوثانیه است. هر چه عدد بیان شده برای سرعت كم تر باشد حافظه سریع تر است. این نوع حافظه ها از نظر سخت افزاری به گروه های زیر تقسیم می شوند:
انواع حافظه
حافظه SRAM حافظه ای با دستیابی تصادفی ایستا می باشد كه در آغاز برای Cache استفاده می شد. این حافظه از چندین ترانزیستور برای هر یك از سلول های حافظه خود استفاده می نماید. این نوع حافظه قادر نیست مانند DRAM اطلاعات را به طور پیوسته بازخوانی نماید. هر یك از سلول های حافظه مادامی كه منبع تأمین انرژی آنها فعال باشد داده های خود را ذخیره خواهد نمود. سرعت این نوع حافظه ها بسیار بالا می باشد.
چه میزان حافظه مورد نیاز است؟
میزان حافظه مورد نیاز بر اساس كاربردهای متفاوت گوناگون می باشد. برای استفاده از برنامه های خاص، نرم افزارهای طراحی و انیمیشن سه بعدی برنامه های سرگرم كننده و دستیابی به اینترنت هر یك نیاز به حافظه خاصی دارد.
در واقع افزایش حافظه به نوع استفاده از رایانه مربوط می گردد. به طور مثال سیستم عامل ویندوز ۹۵ و یا ۹۸ حداقل به ۳۲ مگابایت حافظه نیاز دارد. سیستم عامل ویندوز ۲۰۰۰ حداقل به ۶۴ مگابایت، سیستم عامل لینوكس حداقل به ۴ مگابایت، سیستم عامل اپل به ۱۶ مگابایت و ویندوز XP به ۶۴ مگابایت حافظه نیاز دارد.
حافظه اصلي كامپيوتر:
بين حافظه اصلي و صندوق پستي مشابهتي وجود دارد.همان طور كه مي دانيد صندوق پستي هر شركتي يك شماره معين دارد و هر صندوق مي تواند نامه هاي مختلفي را در خود جاي دهد. اغلب اتفاق مي افتد كه محلهاي حافظه با صندوق پستي مقايسه مي شود .
اين مقايسه معمولا” در اين موارد اتفاق مي افتد:
1-يك صندوق پستي مي تواند پيامهاي مختلفي را در يك زمان در خود نگهداري نمايد درحالي كه هر محل از حافظه فقط يك داده را در هر لحظه ميتواند در خود جاي دهد .
2-اختلاف ديگردر اينست كه وقتي نامه جديدي در صندوق پستي قرار گرفت محتواي قبلي صندوق را از بين نمي برد در حالي كه در محل حافظه داده هاي جديد داده هاي قبلي را پاك نموده و از بين مي برد .
3-بالاخره فقطي كه به محتواي يك صندوق پستي دسترسي پيدا مي كنيم كليه محتواي آن بر داشته و صندوق خالي مي شود در حالي كه اگر به محتواي محلي در حافظه نياز داشته باشيم محتواي آن خوانده مي شود و يك كپي از آن به محل ديگر ارسال شده و محتواي محل اصلي دست نخورده باقي مي ماند .
حافظه RAM:
اين نوع حافظه از جنس نيمه هادي بوده و به صورت مجموعه اي متشكل از چند IC واقع در يك برد الكترونيكي در كامپيوتر قرار مي گيرد اين حافظه را مي توان به صورت مجموعه اي از چند خانه در نظر گرفت كه هر يك نشاني منحصر به فردي دارد وقتي كه پردازنده مركزي كامپيوتر به اطلاعات موجود در خانه اي از حافظه نياز دارد نشاني آن محل را گرفته و جهت خواندن داده هاي مورد نظر مستقيما” به سراغ آن مي رود .اين قابليت مراجعه مستقيم به محل مورد نظر به پردازنده مركزي كامپيوتراجازه دستيابي سريع به نشاني خواسته شده را مي دهد .
داده هايي كه در RAM قرار دارند قابل پاك شدن و جايگزين شدن با داده هاي ديگر هستند RAM را بايد تخته سياهي پنداشت كه مي توان بارها و بارها مطالب مختلفي را روي آن نوشت و پاك كرد داده هاي ذخيره شده درRAM ناپايدار هستند بدين مفهوم كه فقط تا زماني در حافظه باقي مي ماند كه توان مصرفي حافظه (برق) تامين شده و وقفه اي در آن ايجاد نشده باشد هر نوع وقفه اي در توان مصرفي RAM موجب از بين رفتن اطلاعات موجود در آن ميگردد با تامين مجدد توان مصرفي RAM داراي هيچ گونه اطلاعاتي نيست استفاده از حافظه RAM جهت نگهداري موقت اطلاعات تا زمان پردازش يا انتقال نتايج به بيرون از كامپيوتر مي باشد به اين نوع حافظه حافظه خواندني –نوشتني (RWM) نيز مي گويند ونكته ديگر آن كه هر برنامه كامپيوتري جهت اجرا ابتدا بايد در حافظه RAM قرار گيرد.
حافظه پنهان:
حافظه پنهان يك نوع حافظه بسيار سريع و گران قيمت است كه به صورت IC عرضه مي شوند و از عوامل مهم در ازدياد سرعت پردازش مي باشند اين حافظه درست مانند دفتر چك نويس محل ذخيره موقت اطلاعات و دستور العمل هاي است كه در طي اجراي بر نامه چندين بارمورد در طي اجراي برنامه چندين بار مورد استفاده قرار مي گيرد و به همين دليل سرعت پردازش تا حد قابل ملاحظه افزوده مي شود
حافظه افزوده :
هر چه گنجايش حافظه RAM كامپيوتري بيشتر باشد در هر لحظه داده هاي بيشتري را مي تواند در خود ذخيره كند و همچنين برخي از برنامه ها نسبت به بر نامه هاي ديگربه حافظه بيشتري نياز دارند ميزان حافظه را مي توان با اضافه كردن برد حافظه يا تراشه حافظه در كامپيوتر رده80286 به بالا افزايش داد.براي مثال اگر به كامپيوتري كه داراي 1MBحافظه روي برد اصلي مي باشد MB2 حافظه اضافه كنيد در اين صورت حافظه چنين كامپيوتري برابر 3مگابايت مي شود به حافظه اصلي تا مرز 640 كيلو بايت حافظه متعارف و به بيش از آن حافظه افزوده يا حافظه گسترده اطلاق مي شود .
حافظه ROM:
اين حافظه نيز ازجنس نيمه هادي بوده و به شكل IC درون كامپيتور قرار دارد .اين نوع حافظه حاوي اطلاعاتي است كه از قبل توسط شركت سازنده و توليد كننده كامپيوتر در ان قرار ميگيرد .
اين اطلاعات مهم است و مكررا”اجرا ميشود به عنوان مثال وقتي كامپيوتر را روشن مي كنيم كامپيوتر براي تست و راه اندازي قسمتهاي مختلف كامپيوتر از اطلاعات ROM استفاده مي كند ROM حاوي داده هاي است.
كه به صورت دائمي در آن ذخيره شده اند داده هاي كه در ROM قرار گرفته اند به طور عادي توسط استفاده كننده كامپيوتر قابل پاك شدن نيست يعني ROM مثل يك كاغذ تايپ شده است كه قابل پاك شدن نبوده و هميشه حاوي اطلاعات ثابتي است .
حضور داده ها در ROM دائمي است و با قطع جريان برق از بين نمي رود بدين مفهوم كه كليه اطلاعات موجود در آن همان طور كه كارخانه سازنده در آن قرار داده است صرف نظراز اين كه توان مصرفي آن تامين شده يا نشده باشد در آن باقي خواهد ماند .
مباني حافظه هاي ROM:
حافظه ROM از تراشه هاي شامل شبكه اي از سطر و ستون تشكيل شده است (نظير حافظه RAM) هر سطر و ستون در يك نقطه يكديگر را قطع مي نمايد .
تراشه هاي ROM داراي تفاوت اساسي با تراشه هاي RAM مي باشند.
حافظه RAM از ترانزيستور به منظور فعال و يا غير فعال نمودن دستيابي به يك خازن در نقاط بر خورد سطح و ستون استفاده مي نمايد در صورتي كه تراشه هاي ROM از يك “ديود”DiODE استفاده مي نمايد .
در صورتيكه خطوط مربوطه “يك” باشند براي اتصال از ديود استفاده شده و اگر مقدار “صفر” باشد خطوط به يكديگر متصل نخواهند شد.
ديود صرفا”امكان حركت”جريان رادر يك جهت ايجاد كرده و داراي يك نقطه آستانه خاص است اين نقطه اصطلاحا”(Forward breakover) ناميده مي شود نقطه فوق ميزان جريان مورد نياز براي عبور توسط ديود را مشخص مي كند .
در تراشه اي مبتني بر سيليكون نظير پردازنده ها و حافظه ولتاژbreakover forward و پايين تر از ستون متناسب با سطر انتخابي ground شده در يك سلول خاص است در صورتيكه ديود در سلول مورد نظر ارائه گردد شارژ هدايت شده (از طريق Ground) و با توجه به سيستم باينري (صفرو يك) سلول يك خوانده مي شود (مقدار آنI خواهد بود) .
در صورتيكه مقدار سلول صفر باشد در محل بر خورد سطر و ستون ديودي وجود نداشته و شارژ در ستون به سطر مورد نظر منتقل نخواهد شد .
همانطور كه اشاره گرديد تراشه ROM مستلزم برنامه نويسي و ذخيره داده در زمان ساخت است يك تراشه استاندارد ROM را نمي توان برنامه ريزي مجدد و اطلاعات جديدي رادرآن نوشت در صورتيكه داده ها درست نبوده و يا مستلزم تغيير و يا ويرايش باشند.
مي بايست تراشه را دور انداخت و مجددا”از ابتدا عمليات برنامه ريزي يك تراشه جديد را انجام داد فرآيند ايجاد تمپليت اوليه براي تراشه هاي ROM دشوار است .
اما مزيت حافظه ROM بربرخي معايب آن غلبه مي نمايد زمانيكه تمپليت تكميل گرديد تراشه اماده شده ميتواند به صورت انبوه و با قيمت ارزان به فروش رسد اين نوع از حافظه ها از برق ناچيزي استفاده كرده قابل اعتماد بوده ودررابطه با اغلب دستگاههاي الكترونيكي كوچك شامل تمامي دستور العملهاي لازم به منظور كنترل دستگاه مورد نظر خواهند بود استفاده از اين نوع تراشه ها در برخي از اسباب بازيها براي نواختن موسيقي آواز و… متداول است
حافظه PROM
توليد تراشه هاي ROM مستلزم صرف وقت و هزينه بالايي است بدين منظور اغلب توليد كنندگان نوع خاصي از اين نوع حافظه ها را كه )PROM MEMORYONLY-READPROGRAMMABLE ) ناميده ميشوند توليد مي كنند .
اين نوع از تراشه ها با محتويات خالي با قيمت مناسب عرضه شده و مي تواند توسط هر شخص با استفاده از دستگاههاي خاصي كه PROGRAMMER ناميده مي شوند برنامه ريزي گردند ساختار اين نوع از تراشه ها مشابه ROM بوده با اين تفاوت كه در محل برخورد هر سطر وستون از يك فيوز (براي اتصال به يكديگر ) استفاده مي گردد .
يك شارژ كه از طريق يك ستون ارسال ميگردداز طريق فيوز به يك سلول پاس داده شده و بدين ترتيب به يك سطر Grounded كه نماينگر مقدار “يك” است ارسال خواهد شد.
با توجه به اينكه تمام سلول ها داراي يك فيوز مي باشد در حالت اوليه (خالي)يك تراشه PROM داراي مقدار اوليه “يك”است بمنظور تغيير مقدار يك سلول به صفر از يك programmer براي ارسال يك جريان خاص به سلول مورد نظر استفاده مي گردد .
ولتاژ بالا باعث قطع اتصال بين سطر و ستون (سوختن فيوز) خواهد كرد فرآيند را”PROM burning ” مي گويند حافظه هاي prom صرفا”يك بار قابل برنامه ريزي هستند حافظه هاي فوق نسبت به RAM شكننده تر بوده و يك جريان حاصل از الكتريسيته ساكن مي تواند باعث سوخته شدن فيوز در تراشه شده و مقدار يك را به صفر تغيير نمايد.
از طرف ديگر (مزايا)حافظه اي PROM داراي قيمت مناسب بوده و براي نمونه سازي داده براي يكROM قبل از برنامه ريزي نهائي كارآئي مطلوب دارند .
حافظه EPROM :
استفاده كاربردي از حافظه هاي ROM و PROM با توجه به نياز به اعمال تغييرات در آنها قابل تامل است (ضرورت اعمال تغييرات و اصلاحات در اين نوع حافظه ها مي تواند به صرف هزينه بالايي منجر گردد).
حافظه هاي ( memiry read-only programmable Erasable EPROM ) پاسخي مناسب به نيازهاي مطح شده است (نياز به اعمال تغييرات)تراشه هاي EPROM را مي توان چندين مرتبه باز نويسي كرد پاك نمودن محتويات يك تراشه EPROM مستلزم استفاده از دستگاه خاصي است كه باعث ساطع كردن يك فر كانس خاص ماوراء بنفش باشد پيكر بندي اين نوع از حافظه ها مستلزم استفاده از يك Programmer از نوع EPROM است كه يك ولتاژ را در يك سطح خاص ارائه نمايند (با توجه به نوع EPROM استفاده شده ).
اين نوع حافظه ها نيز داراي شبكه اي مشتمل از سطرو ستون مي باشند در يك EPROM سلول موجود در نقطه برخورد سطر و ستون داراي دوترانزيستور است ترانزيستورهاي فوق توسط يك لايه نازك اكسيد از يكديگر جدا شده اند .
يكي از ترانزيستورهاGate floating و ديگري Cintrol Gate ناميده مي شود Floating gate صرفا” از طريق gate Control به سطر مرتبط است ماداميكه لينكبر قرار باشد سلول داراي مقدار يك خواهد بود بمنظور تغيير مقدار فوق به صفر به فرآيندي با نام Fowler –Nordheim tunneling نيازخواهد بود Tunneling بمنظور تغييرمحل الكترون هاي Floating gate استفاده مي گردد يك شارژالكتريكي بين 10 تا 13 ولت به floating gate داده مي شود شارژ از ستون شروع و پس از ورود به floating gate در ground تخليه خواهد گرديد .
شارژ فوق باعث مي گردد كه ترانزيستور floating gate مشابه يك “پخش كننده الكترون”رفتار نمايد الكترون هايمازاد فشرده شده و در سمت ديگر لايه اكسيد به دام افتاد و يك شارژمنفي را باعث مي گردند .
الكترون هاي شارژ شده منفي بعنوان يك صفحه عايق بين control gate و floating gate رفتار مي نمايند .دستگاه خاصي با نام Cell sensor سطح شارژپاس داده شده به floating gate را مونيتور خواهد كرد .
در صورتيكه جريان گيت بيشتر از50 در صد شارژباشد در اينصورت مقدار “يك” را دارا خواهد بود زمانيكه شارژ پاس داده شده از50 در صد آستانه عدول نموده مقدار به”صفر” تغيير پيدا خواهد كرد .
يك تراشه EPROM داراي گيت هائي است كه تمام آنها باز بوده و هر سلول آن مقدار يك را دارا است بمنظور باز نويسي يك EPROM مي بايست در ابتدا محتويات آن پاك گردد براي پاك نمودن مي بايست يك سطح از انرژي زياد را بمنظور شكستن الكترون هاي منفي floating gate استفاده كرد .
در يك EPROM استاندارد عمليات فوق از طريق اشعه ماوراء بنفش با فر كانس انجام مي گردد فرآيند حذف در EPROM انتخابي نبوده و تمام محتويات آن حذف خواهد شد براي حذف يك EPROM مي بايست آن را از محلي كه نصب شده است جدا كرده و به مدت چند دقيقه زير اشعه ماوراء بنفش دستگاه پاك كننده EPROM قرار داد .
حافظه هاي EEPROM وFlash Memiry :
با اينكه حافظه اي EPROM يك موقعيت مناسب نسبت به حافظه هاي PROM از بعد استفاده مجدد مي باشند ولي كماكان نيازمند بكارگيري تجهيزات خاص و دنبال نمودن فرايندهاي خسته كننده بمنظور حذف و نصب مجدد و نصب مجدد آنان در هر زماني است كه به يك شار‍‍‍ز نياز باشد در ضمن فرايند اعمال تغييرات در يك حافظه EPROM نمي تواند همزمان با نياز و بصورت تصاعدي صورت پذيرد و در ابتدا مي بايست تمام محتويات را پاك نمود .
در حافظه هاي EEPROM تسهيلات زير ارائه ميگردد:
براي بازنويسي تراشه نياز به جدا نمودن تراشه از محل نصب شده نخواهد بود .براي تغيير بخشي از تراشه نياز به پاك نمودن تمام محتويات نخواهد بود .
اعمال تغييرات در اين نوع تراشه ها مستلزم به كارگيري يك دستگاه اختصاصي نخواهد بود در عوض استفاده از اشعه ماوراء بنفش مي توان الكترون هاي هر سلول را با استفاده از يك برنامه محلي و بكمك يك ميدان الكتريكي به وضعيت طبيعي برگرداند.
عمليات فوق باعث حذف سلول هاي مورد نظر شده و مي توان مجددا”آنها را بازنويسي نمود تراشه هاي فوق در هر لحظه يك بايت را تغيير خواهند داد
فرايند اعمال تغييرات در تراشه هاي فوق كند بوده و در مواردي كه مي بايست اطلاعات با سرعت تغيير يابد سرعت لازم را نداشته و داراي چالش هاي خاص خود ميباشند .
توليد كنندگان با ارائه FLASH MEMORY كه يك نوع خاص از حافظه هاي EEPROM ميباشد به محدوديت اشاره شده پاسخ لازم را داده اند در حافظه FLASHاز مدارات از قبل پيش بيني شده در زمان طراحي به منظور حذف استفاده مي گردد (به كمك ايجاد يك ميدان الكتريكي ).
در اين حالت مي توان تمام يا بخشهاي خاصياز تراشه را كه “بلاك”ناميده ميشوند را حذف كرد اين نوع حافظه نسبت به حافظه هايEEPROM سريعتر است .
چون داده ها از طريق بلاك هاي كه معمولا چند بايت ميباشند نوشته مي گردند شكل زير حافظه BIOS را كه نوع خاصي از حافظه ROM مدل FLASH MEMORY است نشان مي دهد.