メモリデバイス

記憶は人間の脳のようなものです。データと命令を格納するために使用されます。コンピュータメモリは、データが処理され、処理に必要な命令が格納されるコンピュータのストレージスペースです。

メモリは多数の小さな部分に分割されています。各部分はセルと呼ばれます。各場所またはセルには、0からメモリサイズから1を引いた値まで変化する一意のアドレスがあります。

たとえば、コンピュータに64kワードがある場合、このメモリユニットには64 * 1024 = 65536のメモリ位置があります。これらの場所のアドレスは0から65535まで変化します。

メモリには主に2つのタイプがあります

Internal Memory −キャッシュメモリとプライマリ/メインメモリ
External Memory −磁気ディスク/光ディスクなど

上から下に行くと、メモリ階層の特徴は次のとおりです。

ストレージの容量が増加します。
ストレージのビットあたりのコストが減少します。
CPUによるメモリへのアクセス頻度が減少します。
CPUによるアクセス時間が長くなります。

羊

RAMは、データ、プログラム、およびプログラム結果を格納するためのCPUの内部メモリを構成します。読み取り/書き込みメモリです。これはランダムアクセスメモリ（RAM）と呼ばれます。

RAMのアクセス時間はワードのアドレスとは無関係であるため、メモリ内の各ストレージの場所は他の場所と同じように簡単にアクセスでき、同じ時間がかかります。私たちはランダムにそして非常に速くメモリに到達することができますが、かなり高価になることもあります。

RAMは揮発性です。つまり、コンピュータの電源を切ったり、電源障害が発生したりすると、RAMに保存されているデータが失われます。したがって、バックアップの無停電電源装置（UPS）がコンピューターでよく使用されます。RAMは、物理的なサイズと保持できるデータ量の両方の点で小さいです。

RAMには2つのタイプがあります

スタティックRAM（SRAM）
ダイナミックRAM（DRAM）

スタティックRAM（SRAM）

言葉 static電源が投入されている限り、メモリがその内容を保持することを示します。ただし、揮発性のため、電源が切れるとデータが失われます。SRAMチップは、6トランジスタのマトリックスを使用し、コンデンサは使用しません。トランジスタは漏れを防ぐために電力を必要としないため、SRAMを定期的にリフレッシュする必要はありません。

マトリックス内に余分なスペースがあるため、SRAMは同じ量のストレージスペースに対してDRAMよりも多くのチップを使用するため、製造コストが高くなります。

キャッシュメモリは非常に高速で小さい必要があるため、スタティックRAMが使用されます。

ダイナミックRAM（DRAM）

SRAMとは異なり、DRAMは継続的に使用する必要があります refreshedそれがデータを維持するために。これは、1秒間に数百回データを書き換えるリフレッシュ回路にメモリを配置することによって行われます。DRAMは安価で小さいため、ほとんどのシステムメモリに使用されています。すべてのDRAMはメモリーセルで構成されています。これらのセルは、1つのコンデンサと1つのトランジスタで構成されています。

ROM

ROMは読み取り専用メモリの略です。読み取りはできても書き込みはできないメモリ。このタイプのメモリは不揮発性です。情報は、製造中にそのようなメモリに永続的に保存されます。

ROMは、電気が最初にオンになったときにコンピュータを起動するために必要な命令を格納します。この操作はブートストラップと呼ばれます。ROMチップは、コンピューターだけでなく、洗濯機や電子レンジなどの電子機器にも使用されています。

以下は、さまざまなタイプのROMです。

MROM（マスクROM）

最初のROMは、事前にプログラムされたデータまたは命令のセットを含むハードワイヤードデバイスでした。これらの種類のROMは、マスクされたROMとして知られています。安価なROMです。

PROM（プログラム可能な読み取り専用メモリ）

PROMは読み取り専用メモリであり、ユーザーが1回だけ変更できます。ユーザーは空のPROMを購入し、PROMプログラマーを使用して目的のコンテンツを入力します。PROMチップの内部には、プログラミング中に焼けて開いた小さなヒューズがあります。プログラムできるのは1回だけで、消去することはできません。

EPROM（消去可能およびプログラム可能な読み取り専用メモリ）

EPROMは、最大40分間紫外線にさらすことで消去できます。通常、EPROM消しゴムはこの機能を実現します。プログラミング中、電荷は絶縁ゲート領域にトラップされます。電荷には漏れ経路がないため、電荷は10年以上保持されます。この電荷を消去するために、紫外線は水晶の窓（蓋）を通過します。この紫外線への暴露は電荷を放散します。通常の使用中、クォーツの蓋はステッカーで密封されています。

EEPROM（電気的に消去可能でプログラム可能な読み取り専用メモリ）

EEPROMは電気的にプログラムされ、消去されます。約1万回消去して再プログラムすることができます。消去とプログラミングの両方に約4〜10ミリ秒（ミリ秒）かかります。EEPROMでは、任意の場所を選択的に消去してプログラムすることができます。EEPROMは、チップ全体を消去するのではなく、一度に1バイトずつ消去できます。したがって、再プログラミングのプロセスは柔軟ですが、時間がかかります。

シリアルアクセスメモリ

シーケンシャルアクセスとは、システムがメモリアドレスの先頭から必要なデータを見つけるまでストレージデバイスを検索する必要があることを意味します。このようなアクセスをサポートするメモリデバイスは、シーケンシャルアクセスメモリまたはシリアルアクセスメモリと呼ばれます。磁気テープは、シリアルアクセスメモリの一例です。

ダイレクトアクセスメモリ

ダイレクトアクセスメモリまたはランダムアクセスメモリは、システムがユーザーが必要とする情報に直接アクセスできる状態を指します。このようなアクセスをサポートするメモリデバイスは、ダイレクトアクセスメモリと呼ばれます。磁気ディスク、光ディスクは、ダイレクトアクセスメモリの例です。

キャッシュメモリ

キャッシュメモリは、CPUを高速化できる非常に高速な半導体メモリです。CPUとメインメモリ間のバッファとして機能します。これは、CPUによって最も頻繁に使用されるデータおよびプログラムの部分を保持するために使用されます。データとプログラムの一部は、オペレーティングシステムによってディスクからキャッシュメモリに転送され、そこからCPUがアクセスできます。

利点

キャッシュメモリはメインメモリよりも高速です。
メインメモリと比較して、アクセス時間の消費が少なくなります。
短時間で実行できるプログラムを格納します。
一時的に使用するためのデータを保存します。

短所

キャッシュメモリの容量には制限があります。
とても高いです。

仮想メモリは、メモリ内で完全には利用できないプロセスの実行を可能にする手法です。このスキームの主な目に見える利点は、プログラムが物理メモリよりも大きくなる可能性があることです。仮想メモリは、ユーザーの論理メモリを物理メモリから分離することです。

この分離により、使用可能な物理メモリが小さい場合に、プログラマに非常に大きな仮想メモリを提供できます。以下は、プログラム全体をメインメモリに完全にロードする必要がない状況です。

ユーザー作成のエラー処理ルーチンは、データまたは計算でエラーが発生した場合にのみ使用されます。
プログラムの特定のオプションと機能はめったに使用されない場合があります。
実際に使用されるテーブルはごくわずかですが、多くのテーブルには固定量のアドレス空間が割り当てられています。
部分的にしかメモリにないプログラムを実行する機能は、多くの利点に反します。
各ユーザープログラムをメモリにロードまたはスワップするために必要なI / Oの数は少なくなります。
プログラムは、使用可能な物理メモリの量によって制約されなくなります。
各ユーザープログラムは、より少ない物理メモリを使用し、より多くのプログラムを同時に実行でき、それに応じてCPU使用率とスループットが向上します。

補助記憶装置

補助メモリはメインメモリよりもサイズがはるかに大きいですが、低速です。通常、システムプログラム、命令、およびデータファイルを保存します。セカンダリメモリとも呼ばれます。メインメモリ容量を超えた場合のオーバーフロー/仮想メモリとしても使用できます。プロセッサがセカンダリメモリに直接アクセスすることはできません。最初に補助メモリのデータ/情報がメインメモリに転送され、次にその情報にCPUがアクセスできます。補助記憶装置の特徴は次のとおりです。

Non-volatile memory −電源を切ってもデータが失われることはありません。
Reusable −データは、ユーザーによって上書きまたは削除されない限り、永続的にセカンダリストレージに保持されます。
Reliable −セカンダリストレージデバイスの物理的安定性が高いため、セカンダリストレージのデータは安全です。
Convenience −コンピュータソフトウェアの助けを借りて、許可された人々はデータをすばやく見つけてアクセスすることができます。
Capacity −セカンダリストレージは、複数のディスクのセットに大量のデータを保存できます。
Cost −プライマリメモリよりもテープまたはディスクにデータを保存する方がはるかに安価です。