حافظه کامپیوتر چیست؟

حافظه کامپیوتر اصطلاحی عمومی برای انواع مختلفی از فناوری ذخیره اطلاعات است که کامپیوتر ممکن است استفاده کند ، از جمله RAM ، ROM و حافظه فلش. در این مقاله، ماهیت حافظه کامپیوتر ، انواع حافظه کامپیوتر و همچنین وظایف هر کدام مورد بررسی قرار گرفته است که می‌توانید از مطالب آن استفاده کنید

حافظه کامپیوتر چیست؟

بعضی از انواع حافظه های کامپیوتر سرعت بسیار زیادی دارند، به این معنی که واحد پردازش مرکزی (CPU) می‌تواند به داده‌های ذخیره شده در آن جا خیلی سریع دسترسی پیدا کند. انواع دیگر آن ها بسیار کم هزینه طراحی شده اند ، به طوری که می توان مقدار زیادی داده را از نظر اقتصادی در آن جا 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 آن ها فرار هستند که اغلب سریع تر هستند اما به محض خاموش شدن تمام داده های ذخیره شده روی آن ها را از دست می‌دهند.

یک سیستم کامپیوتری با استفاده از ترکیبی از این نوع حافظه کامپیوتری 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.

برای مثال، یک حافظه پنهان مثل ” رم دسکتاپ DDR4 تک کاناله 2400 مگاهرتز CL17 جی اسکیل مدل Aegis ظرفیت 16 گیگابایت ” حافظه ای با سرعت زیاد و همچنین قیمت بالاتر نسبت به حافظه‌های غیر فرار به حساب می‌آید. در ادامه با این نوع حافظه‌ها بیشتر آشنا خواهید شد.

جدول زمانی تاریخچه و تکامل حافظه کامپیوتر

• در اوایل دهه 40 ، حافظه فقط تا چند بایت فضا در دسترس بود. یکی از مهم ترین نشانه های پیشرفت در این مدت ، اختراع حافظه خط تاخیر صوتی بود. این فناوری خطوط تأخیر را برای ذخیره بیت ها به صورت امواج صوتی در جیوه و بلورهای کوارتز را به عنوان مبدل برای خواندن و نوشتن بیت ها فعال می کند. این فرایند می تواند چند صد هزار بیت را ذخیره کند. در اواخر دهه 1940 ، حافظه غیر فرار شروع به تحقیق کرد و حافظه مغناطیسی که پس از اتلاف توان باعث فراخوانی حافظه می شود ایجاد شد. در دهه 1950 ، این فناوری بهبود یافته و تجاری شده و منجر به اختراع PROM در سال 1956 شد. حافظه هسته مغناطیسی چنان گسترده شد که تا سال 1960 شکل اصلی حافظه بود.
• ترانزیستورهای اثر میدانی نیمه هادی فلز اکسید ، که به آن حافظه نیمه هادی MOS نیز می گویند ، در سال 1959 اختراع شد. این امکان استفاده از ترانزیستورهای MOS را به عنوان عناصر ذخیره سلول حافظه فراهم می کند. حافظه MOS در مقایسه با حافظه هسته مغناطیسی ارزان تر و به انرژی کم تری نیاز داشت. حافظه دو قطبی که از ترانزیستورهای دو قطبی استفاده می کرد ، از اوایل دهه 1960 شروع به استفاده کرد.
• در سال 1961 ، باب نورمن مفهوم حافظه حالت جامد را كه در تراشه مدار مجتمع (IC) استفاده مي شود ، ارائه داد. IBM در سال 1965 حافظه را وارد جریان اصلی می کند. با این حال ، کاربران در مقایسه با سایر حافظه ها ، استفاده از حافظه حالت جامد را بسیار گران می دانستند. پیشرفت های دیگر در اوایل تا اواسط دهه 1960 اختراع SRAM دو قطبی ، معرفی DRAM توشیبا در 1965 و استفاده تجاری از SRAM در 1965 بود. سلول DRAM تک ترانزیستوری در سال 1966 ساخته شد و به دنبال آن دستگاه نیمه هادی MOS استفاده می شود ROM را در سال 1967 ایجاد کنید. از سال 1968 تا اوایل دهه 1970 ، حافظه MOS (نوع (NMOSنیز رواج پیدا کرد.
• در اوایل دهه 1970 ، حافظه مبتنی بر MOS بسیار گسترده تر به عنوان شکلی از حافظه مورد استفاده قرار گرفت. در سال 1970 ، اینتل دارای اولین تراشه IC DRAM تجاری بود. یک سال بعد ، PROM قابل پاک شدن توسعه یافت و EEPROM در سال 1972 اختراع شد.

انواع حافظه کامپیوتر

پس از اینکه متوجه شدیم حافظه کامپیوتر چیست و چه تاریخچه ای دارد، قصد داریم با انواع حافظه کامپیوتر و کارایی و وظایف هر کدام آشنا شویم. پس با ما همراه باشید.

اولیه و ثانویه

اگر چه انواع مختلفی از حافظه در کامپیوتر وجود دارد ، اما اساسی ترین تمایز بین حافظه اصلی است که غالباً حافظه سیستم نامیده می‌شود و حافظه ثانویه است که معمولاً حافظه ذخیره سازی نامیده می شود.

تفاوت کلیدی بین حافظه اولیه و ثانویه سرعت دسترسی است.

حافظه اولیه

حافظه اصلی شامل ROM و RAM است و نزدیک به پردازنده مرکزی روی مادربرد رایانه قرار دارد و پردازنده را قادر می سازد داده ها را از حافظه اصلی خیلی سریع بخواند. برای ذخیره داده هایی که CPU به شدت به آن ها نیاز دارد استفاده می شود تا مجبور نشود منتظر تحویل شود.

همین حافظه است که می‌تواند در سرعت اجرای برنامه و یا بازی نقش مهمی دارد. برای اطلاع بیشتر همچنین می‌توانید نگاهی با مقاله‌ی ” تاثیر رم در بازی ” بیاندازید.

حافظه ثانویه

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. در طی چندین دوره تکامل رایانه ، مجموعه گسترده ای از انواع حافظه رایانه مستقر شده است که هرکدام نقاط قوت و ضعف خود را دارند.

انواع حافظه کامپیوتر اولیه ، RAM و ROM

دو نوع اصلی حافظه اصلی وجود دارد

1. RAM یا حافظه دسترسی تصادفی
2. ROM یا حافظه فقط خواندنی

اما کدام یک به عنوان حافظه اصلی کامپیوتر شناخته می‌شود؟ بیایید هر دو نوع حافظه را عمیق بررسی کنیم.

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 پیدا کرد. یا به عبارت دیگر ، به هر بیت تصادفی داده می توان به سرعت سایر بیت ها دسترسی داشت.

مهم ترین مواردی که باید در مورد RAM فهمید این است که حافظه RAM بسیار سریع است ، می توان آن را نوشت و همچنین خواند.

نکته دیگری که RAM دارد فرار بودن آن است (بنابراین تمام داده های ذخیره شده در حافظه RAM با از دست دادن پاور از بین می روند) و در نهایت ، در مقایسه با انواع حافظه های ثانویه از نظر هزینه هر گیگابایت بسیار گران است. به عنوان مثال،” رم گیگابایت 16GB(2x8GB) 2666MHz CL16 DDR4 ” با اینکه 16 گیگابایت است، قیمت بیشتری از یک هارد اینترنال 500 گیگابایتی دارد.

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.

داده‌هایی که برای پردازش قریب الوقوع مورد نیاز است ، به RAM منتقل می شوند و در آن جا می توان خیلی سریع به آن ها 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.

در برخی موارد، فرق هایی بین رم دستگاه های مختلف مثل لپ تاپ یا رایانه رو میزی وجود دارد. برای اطلاع بیشتر می‌توانید مقاله‌ی تفاوت رم لپ تاپ و کامپیوتر را مطالعه نمایید

انواع RAM

در قسمت انواع رم، خود RAM چند نوع مختلف دارد که به بررسی آن‌های می‌پردازیم:

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 با سرعت داده دوگانه سریع‌تر (DDR) استفاده می کنند.
DDR در چندین نسخه از جمله DDR2 ، DDR3 و DDR4 ارائه می شود که عملکرد بهتری را ارائه می دهند و نسبت به DDR از مصرف انرژی بالاتری برخوردار هستند. با این حال نسخه های مختلف ناسازگار هستند ، بنابراین امکان مخلوط کردن DDR2 با DDR3 DRAM در سیستم رایانه وجود ندارد. DRAM در هر سلول از یک ترانزیستور و یک خازن تشکیل شده است.

برای آشنایی بیشتر با انواع رم DDR، سری به بلاگ انواع رم های DDR بزنید.

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 سریع تر از DRAM است ( شاید دو تا سه برابر سریع تر ) اما گران تر و بزرگ تر. 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 تازه سازی مداوم ندارد.

حافظه ROM

ROM مخفف حافظه فقط خواندنی است و این نام از آن جا 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 کامپیوتر  بسیار سریع است که معمولاً نزدیک به پردازنده مرکزی روی مادربرد نصب می شود.

ROM نوعی حافظه غیر فرار است و این بدان معناست 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.

با روشن شدن رایانه ، پردازنده می تواند بدون نیاز به درایورها یا سایر نرم افزارهای پیچیده برای برقراری ارتباط ، اطلاعات ذخیره شده در ROM را بخواند. ROM معمولاً حاوی “کد راه انداز” است که مجموعه اصلی دستورالعمل هایی است که کامپیوتر برای آگاهی از سیستم عامل ذخیره شده در حافظه ثانویه و بارگیری قسمت هایی از سیستم عامل در حافظه اصلی برای انجام کار نیاز دارد. 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. در مقاله ” انواع حافظه ROM ” به شکل تخصصی تر به این موضوع پرداخته شده است.

انواع حافظه کامپیوتر ROM

ROM در چندین نوع مختلف از جمله PROM ، EPROM و EEPROM در دسترس است.

PROM

PROM مخفف حافظه فقط خواندنی قابل برنامه ریزی است و با ROM واقعی تفاوت دارد در این است که در حالی که ROM در طی 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 یا مشعل PROM.

EPROM

EPROM مخفف Erasable Programmable Read-Only Memory است و همان طور که از نامش پیداست ، داده های ذخیره شده در EPROM قابل پاک شدن و برنامه ریزی مجدد 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 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. حافظه فلش NAND (مانند حافظه USB موجود در حافظه های USB و درایو های دیسک حالت جامد) نوعی EEPROM است ، اما NAND flash به عنوان یک حافظه ثانویه در نظر گرفته می شود.

همچنین می‌توانید این محصول پیشنهادی را بررسی کنید: رم کروشیال مدل 8GB 3200MHz CL22

انواع حافظه ثانویه

حافظه ثانویه شامل فضای ذخیره سازی مختلفی است که می تواند مستقیماً به یک سیستم رایانه متصل شود. این شامل:

1. درایوهای دیسک سخت
2. درایوهای حالت جامد (SSD)
3. درایوهای نوری (CD یا DVD)
4. درایو های نوار

حافظه ثانویه همچنین شامل موارد زیر است :

آرایه های ذخیره سازی از جمله آرایه های فلش 3D 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) و به جرات می توان حافظه ابری را حافظه ثانویه نیز نامید.

تفاوت RAM و ROM

رام

• 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

رم

• 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

محصول پیشنهادی: رم جی اسکیل Aegis 16GB 3200MHz CL16

چه فناوری بین حافظه کامپیوتر اولیه و ثانویه وجود دارد؟

تقریباً در سال گذشته یک محیط حافظه کامپیوتر جدید به نام 3D XPoint با ویژگی هایی ساخته شده است که بین حافظه اصلی و ثانویه قرار دارد.

3D XPoint گران تر است اما سریع تر 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.

چالش این است که چنین سیستم هایی از عملکرد کامل استفاده از RAM استفاده نمی کنند. اما از آن جا که 3D XPoint فرار نیست ، سیستم هایی که از 3D XPoint برای حافظه سیستم استفاده می کنند می توانند پس از قطع برق یا قطع شدن دیگر سریعاً دوباره فعال شوند ، بدون اینکه نیازی به خواندن مجدد تمام داده ها از حافظه کامپیوتر ثانویه در حافظه سیستم باشد.

علت اهمیت حافظه کامپیوتر

هر دستگاه در رایانه با سرعت های مختلف کار می کند و حافظه کامپیوتر مکانی برای دسترسی سریع به داده ها به رایانه شما می دهد. اگر CPU مجبور بود منتظر یک دستگاه ذخیره سازی ثانویه مانند یک درایو دیسک سخت باشد ، سرعت رایانه بسیار کم می شود.

حافظه کامپیوتر کجاست؟

حافظه اصلی جایی است که برنامه‌ها و داده‌ها هنگامی که پردازنده به طور فعال از آن‌ها استفاده می‌کند ، نگهداری می‌شوند. وقتی برنامه‌ها و داده‌ها فعال می‌شوند ، از حافظه ثانویه در حافظه اصلی کپی می‌شوند که پردازنده می‌تواند با آنها تعامل داشته باشد. یک نسخه در حافظه ثانویه باقی می‌ماند. حافظه اصلی از نزدیک به پردازنده متصل است ، بنابراین انتقال دستورالعمل‌ها و داده‌ها به داخل و خارج از پردازنده بسیار سریع است.

در صورتی که قصد دارید هارد خود را به دلخواه خود پارتیشن بندی کنید، بلاگ نحوه صحیح پارتیشن بندی هارد را مطالعه نمایید

جمع بندی

حافظه اصلی کامپیوتر ، RAM نامیده می‌شود. RAM مخفف Random Access Memory است. “تصادفی” به این معنی است که سلول‌های حافظه را می‌توان به هر ترتیب قابل دسترسی است. با این حال ، “RAM” به معنای نوع تراشه سیلیکون است که برای پیاده سازی حافظه اصلی استفاده می‌شود. وقتی می‌گویند که کامپیوتر دارای “512 مگابایت RAM” است ، در مورد حجم حافظه اصلی آن صحبت می‌کنند. هیچ چیز دائمی در حافظه اصلی ذخیره نمی‌شود. گاهی اوقات داده‌ها فقط به مدت چند ثانیه در حافظه اصلی قرار می‌گیرند ، فقط تا زمانی که مورد نیاز باشد.

در این مقاله، ماهیت و وظایف انواع رم، رام و حافظه‌های ثانویه مورد بررسی قرار گرفت. همچنین بررسی کردیم که سرعت خواندن و نوشتن اطلاعات در کدام حافظه بیشتر است . اگر قصد خرید رم دارید بهتر است قبل از آن درباره چیستی آن و تعریف حافظه کامپیوتر بدانید.

در صورتی که پس از مطالعه بلاگ، سوال بی پاسخی برای شما وجود داشت، در قسمت نظرها آن را ثبت کنید.