الذواكر الحاسوبية

#ملخص :

من أهم عناصر الحاسوب الذواكر بسبب كمية المعلومات التي يحتاج الحاسوب أن يتعامل معها, كما يحتاج المستخدم في كثير من الأحيان إلى أن يحفظ معلومات معينة . فالذاكرة الحاسوبية من أهم مواصفات الحاسب التي من الممكن أن ترفع أو تخفض من سعره و إمكانياته و سرعته بشكل كبير و ملحوظ. #

** مقدمة تعريفية عن الذواكر **

&من المعروف لدى جميع مستخدمي الحاسوب أن هذا الجهاز الثوري مؤلف من وحدات دخل و وحدات خرج و وحدات تخزين فما الذي نقصده بوحدات التخزين ؟

لوحدات التخزين أشكال و أنواع و وظائف متنوعة , فقد ذكرنا سابقاً عدد من وسائط التخزين كالقرص الليزري و القرص الصلب و غيرها , أما الآن فسنتحدث عن وحدات التخزين التي لها علاقة مباشرةً بشريحة المعالج و بعملية المعالجة بشكل عام .

ماهي ذاكرة الحاسوب؟؟ تعرف الذاكرة الحاسوبية بأنها كارت أو بطاقة يتم تقسيمها إلى عدد من الخلايا cells يتم تخزين البيانات و المعلومات ضمن هذه الخلايا . لهذه الذواكر نوعين أساسيين يتفرع عن كل منهما عدد من الأنواع الفرعية و هما:

1. ذاكرة القراءة فقط ROM (read only memory )
2. ذاكرة الوصول العشوائي RAM (random access memory )

للذاكرة الحاسوبية كما أشرنا سابقاً مهام عديدة لا تقتصر فقط على التخزين , بل تشارك بشكل فعال بعمليات المعالجة و تدخل في عمل كرت الصوت و كرت الشاشة و غيرها. &

**المراحل التاريخية لتطور الذاكرة**

&عند ظهور الحواسيب القديمة اعتمد المطورون على مجموعة من الدبابيس التي يتم وضعها في ثقوب على اللوحة الأم , و يرمز لهذه الدبابيس ب DTP , و لكن لهذه الطريقة كان هناك العديد من الجوانب السلبية , كحساسيتها المفرطة و سهولة تخريبها و سعة تخزينها القليلة جداً جداً .

ثم تطور الحاسوب و زادت مجالات استخدامه , مما فرض على المطورون اختراع طريقة جديدة لزياده سعة الذواكر , فقام العلماء باختراع رقائق الذاكرة التي يتم تثبيتها على قطعة صغيرة منفصلة تدعى pcb , و هذه القطعة على جزء موصل اسمه memory bank , يتم تثبيته باللوحة الأم .

كما ذكرنا فيما سبق أن للذاكرة نوعين رئيسيين هما الروم و الرام , كما هناك نوعين آخرين سنتحدث عنهما فيما بعد و هما الذاكرة الظاهرية و الذاكرة الوميضية. &

** ذاكرة الوصول العشوائي random access memory RAM **

&ما معنى كلمة عشوائي ؟ تعني هذه الكلمة أنه بالإمكان الوصول إلى أي بيان مخزن في هذه الذاكرة بشكل مباشر أينما كان هذا البيان , فعلى سبيل المثال كان مستخدمي أشرطة الفيديو أو الكاسيت في تسعينات و ثمانينات القرن الماضي , عندما يريدون الوصول إلى معلومة معينه مسجلة , عليهم المرور بجميع التسجيلات التي تسبقها حتى الوصول إلى المطلوب . و هذا ما يميز الوصول العشوائي الذي وفر علينا هذا الطريق الطويل , ففي ذاكرة الوصول العشوائي يتم تخزين البيانات في موقع ما ضمن الذاكرة المقسمة إلى مواقع ,و لكل موقع عنوان خاص به ,و عند عدم وجود عنوان لكل موقع فعلينا البحث عن المعلومة بشكل متسلسل بكل المواقع .

إن كل رقاقة من الذاكرة رام يوجد داخلها دارة متكاملة مكونة من ملايين الترانزستورات و المكثفات التي تكون معاً BIT أي وحده سعة واحدة . و يقوم المكثف بحفظ المعلومة بينما الترانزستور إما يحافظ على قيمة المكثف أو يقوم بتغييرها .

تعتبر الذاكرة رام ذاكرة متطاير أي لا تحتفظ بالمعلومات عند قطع التيار الكهربائي عنها و تعتبر أسرع بكثير من ذاكرة القراءة فقط روم و تقاس بالميجابايت .&

**أنواع ذاكرة الوصول العشوائي **

&

• SRAM :

و تعني static RAM أي رام الثابتة . فماذا تعني كلمة ثابتة ؟ ثبات المعلومة يعني عند حفظ بيان معين في هذه الذاكرة فلا يوجد ضرورة لإعادة تنشيطها , ولا يتغير هذا البيان إلا بحالة واحدة و هي عند طلب التغيير, و تعتبر من أسرع أنواع الذاكرة ولكنها غير مستخدمة بكثرة بسبب غلاء ثمنها , ولا تتواجد في الحاسوب إلا ضمن الكاش ميموري و لها عدة أنواع :

1. ASRAM (ASYNC SRAM) :

و هو النوع الأقدم منها ,تختلف عن الذواكر الأخرى بأنها تعمل بتردد مختلف عن تردد المعالج , و بالتالي تعمل كذاكرة مخبأيه من الدرجة الثانية ,و هذا كان يحدث في المعالجات التي كانت تثبت الكاش على اللوحة الأم , و ليس على شريحة المعالج.

2. SSRAM (SYNC SRAM ) :

أي الذاكرة التي تعمل بتردد مماثل لتردد ناقل المعالج الأمامي .

3. PBSRAM( PIPLINE BURST SRAM) .

و هو النوع الأحدث , و الأكثر تداولاً و انتشاراً , تعمل بتقنية البايب لاين ,و هي تقنيه تعني العمل على أكثر من تعليمة بآنً واحد . و بهذه الطريقة يتم توفير الوقت إلى درجة كبيرة جداً . و هي بشكل مشابه لطريقة عمل البايب لاين , تعمل على كم كبير من المعلومات بآنٍ واحد , و بالتالي تعتبر ذاكرة سريعة جداً , و تردد عملها قد يصل إلى 66ميغا هرتز ,أي مناسبه لعمل المعالجات الحديثة التي تصل سرعتها إلى 400 ميغاهيرتز.

• الذاكرة DRAM (DYNAMIC RAM) :

كما يدل عليها اسمها فإنها ذاكرة متغيرة و ليست ثابتة كالسابقة , بل يجب تنشيط الذاكرة باستمرار كي تحتفظ بالبيانات , و تعتبر أرخص ثمناً من الذاكرة الستاتيكية , و لذلك هي شائعة الانتشار و لها أيضاً عدة أنواع :

1. FPM DRAM (FAST PAGE MODE DRAM) :

و هي أحد الأنواع القديمة من هذه الذاكرة ,التي تعمل على المعالجات القديمة من نوع 286 و 386 و تحتاج هذه الذاكرة إلى مدة من الوقت كي يدخل المعالج للذاكرة و يجلب المعلومة , و هذه المدة تعادل 120 نانو ثانية ثم تحسنت إلى 60 نانو ثانية ,و كما هو واضح فإن هذه الذاكرة تعتبر من الأنواع البطيئة جداً و غير المرغوبة.

2. EDO DRAM (EXTENDED DATA OUT DRAM) :

تعتبر هذه الذاكرة امتداد للذاكرة السابقة , بمعنى أنه تم اختراعها كي يتم تفادي مساوئ النوع السابق , و بهذا يتم تسريع زمن دخول المعالج إلى الذاكرة , و أصبح يتم جلب المعلومة التالية قبل الانتهاء من معالجة المعلومة الحالية , و لكنها لا تعطي النتائج المرجوة منها , و لم يتحسن الأداء إلا بنسبه ضئيلة و بالتالي لا تزال تعتبر من الذواكر البطيئة أيضاً .

3. BEDO DRAM (BURST EDO DRAM) :

تابع المطورون العمل على اختراع ذواكر أسرع , فقاموا بتطوير تقنية جديدة عن طريق إسال المعلومة بعد تقسيمها إلى دفعات , و ارسال عنوان الدفعة التالية مع الدفعة التي يتم معالجتها ,و بالتالي يقوم المعالج بتجهيز البيانات قبل معالجتها ,و تعتبر من الطرائق الناجحة و التي أعطت نتائج أفضل و سرعت العمل بشكل واضح, و على الرغم من أنها افضل من الأنواع السابقة بكثير ,إلا أنها لازالت تعتبر من الأنواع البطيئة .

4. SDRAM (SYNCHRONOUS DRAM )

كلمة مزامنة الواردة بعنوان هذه الذاكرة تعني أن الذاكرة تعمل بنفس سرعة الناقل الأمامي للمعالج ,و سرعة ولوج المعالج إليها 7 نانو ثانية , و بالتالي تعتبر من أشهر الأنواع و الأكثر استخداماً.