قسمت اول:معرفی انواع حافظه های نیمه هادی در سخت افزار

دوستان و همراهان همیشگی مجموعه سخت افزار،در این مطلب قصد داریم تا شما را با انواع حافظه رم (RAM) و به طور کلی ذخیره سازهای مشابه مورد استفاده درون کامپیوترها آشنا سازیم.با ما همراه باشید.

اولین رم که به طور عملی مورد استفاده قرار گرفت  Williams tubeبود که در سال ۱۹۴۷ساخته و بهره‌برداری شد. داده‌ها را به عنوان نقاط شارژالکتریکی برروی لوله پرتو کاتدی ذخیره می‌کرد از انجا که پرتو الکترونی لوله پرتو کاتدی می‌توانند در هر مرحله نقاط شارژ الکترونی را بخوانند و ثبت کنند حافظه دسترسی تصادفی است. ظرفیت Williams tube چند صد تا حدود چند هزار بیت بود.

حافظه های مورد استفاده در کامپیوتر به 3 دسته تقسیم می شوند.ابتدا حافظه اصلی یا همان رم،دوم ذخیره سازهای داخلی مانند HDD و سوم حافظه هایی که از طریق رابط های I/O مانند USB به کامپیوتر متصل می شوند.اما حافظه ای که امروز قصد معرفی آن را داریم،حافظه های فرار یا گذرا است که مهمترین قسمت های سخت افزاری به آن متصل هستند.

این ابزار ها از فناوری نیمه هادی ها برخوردار هستند.نه فقط رم بلکه بخش های دیگری از کامپیوتر به آن نیازمند هستند.به عنوان مثال می توان به پردازنده (CPU) اشاره کرد.در سیلیکون های جدید این حافظه ها از بهبود های فراوانی برخوردار هستند.

رجیستر و حافظه Cache در پردازنده

با توجه به سرعت بسیار بالای پردازنده حتی در صورت استفاده از «گذرگاه» Bus عریض وسریع همچنان مدت زمانی طول خواهد کشید تا داده‌ها از حافظه رم برای پردازنده ارسال گردند.حافظه پنهان یا «کَش» Cache با این هدف طراحی شده‌است که داده‌های مورد نیاز پردازنده را که احتمال استفاده از آنان بیشتر است، در دسترس تر قرار دهد.الگوریتم نصب حافظه های مورد نظر تا کنون چندین بار دستخوش تغییر شده است.این حافظه ها در 4 مرحله با نام های L1،L2،L3 و L4 یافت می شوند.ظرفیت این حافظه ها متفاوت است و حتی AMD از فناوری کراس در این بخش استفاده می کند و یا می توان به معماری اسمارت در اینتل نیز اشاره کرد.

بسیاری از مقالاتی که هم اکنون در این باره مطالعه می کنید،دارای تاریخ قدیمی هستند که بسیاری از موارد آنها سال ها است که استفاده نمی گردد.الگوریتم های متفاوتی برای پرداخت به حافظه های کش وجود دارد.به عنوان مثال برخی از پردازنده از فناوری کش های ترکیبی استفاده می کنند.همانطور که می دانید حافظه های کش دارای حجم های متفاوتی هستند که اصولا L1 دارای کمترین حجم است؛اما سیر نزولی آن در Level های بعد با افزایش حجم مواجه است.اشتراک اطلاعات مشترک مابین کش های L1 و L2 عاملی است که عموما Inclusive نامیده می شود.طراحی دیگری با نام Exclusive نیز وجود دارد که در آن اطلاعات هر کش با دیگری کاملا متفاوت بوده و ربطی به یکدیگر ندارد.

سلسله مراتب حافظه کش در اکوسیستم پردازنده امری بسیار مهم است.پردازنده حافظه های کش را برای اطلاعات مورد نیاز جستجو کرده و در صورتی که این اطلاعات در L1 موجود نبود،کش های دیگر را به ترتیب عدد مورد جستجو قرار می دهد.سرعت حافظه های L1 بر خلاف حجم اش به نسبت دیگر مراحل،بسیار بالا است.برای تولید حافظه های L1 از فناوری SRAM یا Static Random Access Memory استفاده می گردد.این در حالی است که حافظه L2 از فناوری DRAM یا Dynamic Random Access Memory برخوردار است.حافظه کش بخشی گران قیمت از یک پردازنده است.حافظه کش L4 که جدید ترین بخش از نوع خانواده رم در پردازنده ها است،ضمن کمک به پردازنده از طریق ارتباط با کش L3،وظیفه ی خود در پردازنده گرافیکی مجتمع را نیز ایفا می کند.یادتان باشد که پردازنده گرافیکی مجتمع به طور معمول نیازمند سهم بیشتری از حجم کش است.حافظه های کش را می توان سریعترین و گران قیمت ترین نوع نیمه هادی در یک اکوسیستم سخت افزاری دانست.

در قسمت بعد به حافظه ی اصلی یا همان رم در کامپیوتر می پردازیم.

ادامه دارد…