หน่วยความจำภายใน
หน่วยความจำของคอมพิวเตอร์จะใช้ในการเก็บคำสั่งและข้อมูลขณะที่มีการประมวลผล ภายในระบบคอมพิวเตอร์จะมีหน่วยความจำอยู่ 2 ประเภท คือภายใน (Internal) และ ภายนอก(External) หน่วยความจำภายในนั้นเราไม่ได้หมายถึงหน่วยความจำหลัก (Main
memory)เท่านั้น แต่ยังจะหมายถึงหน่วยความจำที่อยู่ภายในซีพียู (Local
memory) นอกจากนี้ภายใน CU ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ CPU นั้นก็ต้องการที่จะมีหน่วยความจำเป็นของตัวเองด้วย ส่วนหน่วยความจำภายนอกนั้นเราจะหมายถึงอุปกรณ์เก็บข้อมูลอื่น ๆ
ที่มักเรียกว่าเป็น peripheral storage devices เช่น
ดิสก์ เทป ซึ่งติดต่อกับ CPU ด้วย I/O
Controller
คุณลักษณะอย่างหนึ่งของหน่วยความจำก็คือ
ความจุ (Capacity) ซึ่งจะพูดกันในหน่วยของไบต์ (1 ไบต์ = 8 บิต) หรือคำ (word) ปกติแล้วคำ
จะมีความยาว ขนาด 8, 16 หรือ 32 บิต ข้อมูลทุก
ประเภทสุดท้ายจะถูกแปลงเป็นบิต 0 หรือ 1 ซึ่งอยู่ในรูปของเลขฐานสองเพื่อเก็บไว้ในหน่วยความจำ
เมื่อต้องการใช้ก็จะมีการแปลงจากเลขฐานสองนั้นให้อยู่ในรูปแบบที่ต้องการ
แนวคิดอีกอย่างที่เกี่ยวข้องกันคือ จำนวนหน่วยที่จะโอนย้ายได (Unit
of Transfer) สำหรับหน่วยความจำภายในนั้น unit of transfer จะเท่ากับจำนวนdata lines ที่เข้า-ออก
หน่วยความจำ ซึ่งมันมักจะเท่ากับความยาวของคำ (แต่บางครั้งก็อาจจะไม่เท่าก็ได้)
ห หลักการทำงานของหน่วยความจำภายใน
ประสิทธิภาพของหน่วยความจำ
จะพิจารณาถึงตัวแปร 3 ตัวนี้คือ
1. Access Time : หมายถึงเวลาที่ใช้ไปในการทำการอ่านหรือเขียนข้อมูล (เวลาที่จะนำข้อมูลไปไว้ยังตำแหน่งของหน่วยความจำที่ระบุไว้
หรือเวลาที่นำข้อมูลออกจากหน่วยความจำจากตำแหน่งที่ระบุไว้) 2. Memory Cycle Time : เป็นแนวคิดที่พัฒนามาใช้กับ RAM ซึ่งประกอบด้วย เวลาในการเข้าถึงข้อมูล
บวกกับเวลาก่อนที่การเข้าถึงครั้งต่อไปจะเริ่มขึ้น
3.Transfer Rate : เป็นอัตราส่วนที่ข้อมูลสามารถจะถูกเคลื่อนย้ายเข้าหรือออกจากหน่วยความจำได้ใน 1 หน่วยเวลา
หน่วยความจำหลัก
หน่วยความจำชนิดรอม (ROM
: Read Only Memory)
เป็นหน่วยความจำชนิดที่จะเก็บข้อมูลหรือโปรแกรมไว้อย่าง
ถาวรไม่สามารถเปลี่ยนแปลงอะไรได้ไม่ว่าจะต้องการหรือไม่ สิ่งที่
เก็บไว้จะประกอบด้วยข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการเริ่มสตาร์เครื่องคอมพิวเตอร์
และใช้เก็บโปรแกรม BIOS หรือโปรแกรมคอมพิวเตอร์ที่ฝังอยู่ในฮาร์ดแวร์ของเครื่องที่ทำหน้าที่ตรวจสอบฮาร์ดแวร์และอุปกรณ์ต่างๆของคอมพิวเตอร์
ชนิดของรอม
-Manual ROM
ROM
(READ-ONLY MEMORY)
ข้อมูลทั้งหมดที่อยู่ใน ROM จะถูกโปรแกรม โดยผู้ผลิต (โปรแกรม มาจากโรงงาน) เราจะใช้ ROM ชนิดนี้ เมื่อข้อมูลนั้น ไม่มีการเปลี่ยนแปลง
-PROM (Programmable ROM)
PROM
(PROGRAMMABLE READ-ONLY MEMORY)
ข้ ข้อมูลที่ต้องการโปรแกรมจะถูกโปรแกรมโดยผู้ใช้เอง
โดยป้อนพัลส์แรงดันสูง (HIGH
VOLTAGE PULSED) ทำให้ METAL STRIPS หรือ POLYCRYSTALINE SILICON ที่อยู่ในตัว IC ขาดออกจากกัน ทำให้เกิดเป็นลอจิก “1” หรือ “0”
ตามตำแหน่ง ที่กำหนดในหน่วยความจำนั้นๆ เมื่อ PROM ถูกโปรแกรมแล้ว ข้อมูลภายใน จะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้อีก
-EPROM (Erasable Programmable ROM)
EPROM
(ERASABLE PROGRAMMABLE READ-ONLY MEMORY)
ข้อมูลจะถูกโปรแกรม โดยผู้ใช้โดยการให้สัญญาณ ที่มีแรงดันสูง (HIGH VOLTAGE SIGNAL) ผ่านเข้าไปในตัว EPROM ซึ่งเป็นวิธีเดียวกับที่ใช้ใน PROM แต่ข้อมูลที่อยู่ใน EPROM เปลี่ยนแปลงได้
โดยการลบข้อมูลเดิมที่อยู่ใน EPROM ออกก่อน
แล้วค่อยโปรแกรมเข้าไปใหม่
- EAROM (Electrically Alterable ROM)
EAROM
(ELECTRICALLY ALTERABLE READ-ONLY MEMORY)
เเ เนื่องจากมีการใช้ไฟฟ้าในการลบข้อมูลใน ROM เพื่อเขียนใหม่ ซึ่งใช้เวลาสั้นกว่าของ EPROM
หน่วยความจำชนิดแรม (RAM : Random Access Memory) เป็นหน่วยความจำชนิดที่เก็บข้อมูลเอาไว้เพื่อให้โปรแกรมสามารถนำมาใช้งานได้ในทันทีที่ต้องการ
ทั้งในส่วนของคำสั่งของโปรแกรมและข้อมูลที่ป้อนเข้าไป เป็นส่วนที่จะมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาระหว่างที่กำลังทำงานกับโปรแกรมอยู่
จะเป็นการเก็บไว้เพียงชั่วคราว และจะหายไปเมื่อปิดเครื่องหรือไฟฟ้าดับ
นั่นคือแรมจะต้องมีไฟฟ้าคอยเลี้ยงตลอดเวลา
อ องค์ประกอบของแรม
1. Input Storage Area เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลนำเข้าที่ได้รับมาจากหน่วยรับข้อมูลเข้าโดย ข้อมูลนี้จะถูกนำไปใช้ ในการประมวลผลต่อไป
2. Working Storage Area เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลที่อยู่ในระหว่างการประมวลผล
3. Output Storage Area เป็นส่วนที่เก็บผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผล
ตามความต้องการของผู้ใช้ เพื่อรอที่จะถูกส่งไปแสดงออก ยังหน่วยแสดงผลอื่นที่ผู้ใช้ต้องการ
4. Program
Storage Area เป็นส่วนที่ใช้เก็บชุดคำสั่ง
หรือโปรแกรมที่ผู้ใช้ต้องการจะส่งเข้ามาเพื่อใช้คอมพิวเตอร์ปฏิบัติตามคำสั่ง
ชุดดังกล่าว หน่วยควบคุมจะทำหน้าที่ดึงคำสั่งจากส่วน
นี้ไปที่ละคำสั่งเพื่อทำการแปลความหมาย ว่าคำสั่งนั้นสั่งให้ทำอะไร
จากนั้นหน่วยควบคุม
จะไปควบคุมฮาร์ดแวร์ที่ต้องการทำงานดังกล่าวให้ทำงานตามคำสั่งนั้นๆ
ชนิดของแรมตามรูปร่าง DIP RAM (Dual In-Line Package
RAM) เป็นแรมยุคแรก มีลักษณะสีดำ
มีขายื่นออกมาสองแถวคล้ายตะขาบ ยึดติดบน
ชนิดของแรมตามเทคโนโลยี
ความเร็วของตัวประมวลผลที่เพิ่มขึ้นย่อมต้องการส่วนประกอบต่าง
ๆของระบบที่เร็วขึ้นเช่นกัน
ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันบัสของหน่วยความจำจะทำงานช้ากว่าตัวประมวลผล
จึงมีการพัฒนาเทคโนโลยีหน่วยความจำแบบต่างๆ ดังนี้
DRAM (Dynamic RAM)
เป็นมาตรฐานของ Main Memory มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า Fast Page Mode DRAMนอกจากต้องมีไฟฟ้าเลี้ยงตลอดเวลาแล้ว แรมชนิดนี้จะต้องทำการ Recharge
อยู่เสมอ คือจะคอยป้อนไฟเลี้ยงให้กับตัวเก็บประจุที่มีค่าเป็น “1” เป็นระยะ DRAM จะเก็บแต่ละค่าของบิตลงในหน่วยความจำ (Memory
Cell)
SRAM (Static RAM)
รูปแบบพื้นฐานของ SRAM คือ
การใช้โครงสร้างแบบ Asynchronous ค่าของบิตที่เก็บในเซลหน่วยความจำจะถูกแทนด้วยสถานะของการ Flip-Flop แทนการเป็นประจุใน Capacitor การ Flip-Flop เป็นการเรียงตัวของทรานซิสเตอร์และรูปแบบของสวิตช์อิเล็กโทรนิกส์ของรีจิสเตอร์
หลักการทำงานและความแตกต่างของ RAM
Dynamic Random
Access Memory (DRAM)
จะทำการเก็บข้อมูลในตัวเก็บประจุ
(Capacitor) ซึ่งจำเป็นต้องมีการ refresh เพื่อ เก็บข้อมูล ให้คงอยู่โดยการ refresh นี้ทำให้เกิดการหน่วงเวลาขึ้นในการเข้าถึงข้อมูล และก็เนื่องจากที่มันต้อง refresh ตัวเองอยู่ตลอดเวลานี้เองจึงเป็นเหตุให้ได้ชื่อว่า Dynamic
RAM
Static Random Access Memory (SRAM)
จะต่างจาก DRAM ตรงที่ว่า DRAM ต้องทำการ refresh ข้อมูลอยู่ตลอดเวลา
แต่ในขณะที่ SRAM จะเก็บข้อมูล นั้น ๆ ไว้
และจำไม่ทำการ refresh โดยอัตโนมัติ
ซึ่งมันจะทำการ refresh ก็ต่อเมื่อ สั่งให้มัน refresh เท่านั้น ซึ่งข้อดีของมันก็คือความเร็ว ซึ่งเร็วกว่า DRAM ปกติมาก แต่ก็ด้วยราคาที่สูงว่ามาก จึงเป็นข้อด้อยของมัน
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น