Khái niệm cơ bản về máy tính - Bộ nhớ chính

Bộ nhớ được yêu cầu trong máy tính để lưu trữ dữ liệu và hướng dẫn. Bộ nhớ được tổ chức vật lý như một số lượng lớn các ô có khả năng lưu trữ mỗi ô một bit. Về mặt logic, chúng được tổ chức thành các nhóm bit được gọi làwordsđược chỉ định một địa chỉ. Dữ liệu và hướng dẫn được truy cập thông qua cácmemory address. Tốc độ mà các địa chỉ bộ nhớ này có thể được truy cập quyết định giá thành của bộ nhớ. Tốc độ bộ nhớ nhanh hơn, giá cao hơn.

Bộ nhớ máy tính có thể nói được tổ chức theo thứ bậc, trong đó bộ nhớ có tốc độ truy cập nhanh nhất và chi phí cao nhất nằm ở trên cùng trong khi bộ nhớ có tốc độ thấp nhất và do đó có chi phí thấp nhất nằm ở phía dưới. Dựa trên tiêu chí này, bộ nhớ có hai loại:primary và secondary. Ở đây chúng ta sẽ xem xét chi tiết bộ nhớ chính.

Các tính năng chính của bộ nhớ chính, phân biệt nó với bộ nhớ phụ là:

Nó được truy cập trực tiếp bởi bộ xử lý
Đây là bộ nhớ nhanh nhất hiện có
Mỗi từ được lưu trữ cũng như
Nó dễ bay hơi, tức là nội dung của nó bị mất khi tắt nguồn

Vì bộ nhớ chính đắt tiền, nên các công nghệ được phát triển để tối ưu hóa việc sử dụng nó. Đây là những loại bộ nhớ chính có sẵn.

RAM

RAM là viết tắt của Random Access Memory. Bộ xử lý truy cập trực tiếp tất cả các địa chỉ bộ nhớ, không phân biệt độ dài từ, giúp cho việc lưu trữ và truy xuất nhanh chóng. RAM là bộ nhớ nhanh nhất hiện có và do đó đắt nhất. Hai yếu tố này ngụ ý rằng RAM có sẵn với số lượng rất nhỏ lên đến 1GB. RAM dễ bay hơi nhưng tôi thuộc bất kỳ loại nào trong hai loại này

DRAM (RAM động)

Mỗi ô nhớ trong DRAM được làm bằng một bóng bán dẫn và một tụ điện, lưu trữ một bit dữ liệu. Tuy nhiên, tế bào này bắt đầu mất điện và do đó dữ liệu được lưu trữ trong chưa đầy một phần nghìn giây. Vì vậy, nó cần được làm mới hàng nghìn lần một giây, điều này làm mất thời gian của bộ xử lý. Tuy nhiên, do kích thước của mỗi ô nhỏ, một DRAM có thể có số lượng ô lớn. Bộ nhớ chính của hầu hết các máy tính cá nhân được làm bằng DRAM.

SRAM (SRAM)

Mỗi ô trong SRAM được làm bằng một flip flop lưu trữ một bit. Nó vẫn giữ nguyên bit của nó cho đến khi nguồn điện được bật và không cần phải làm mới như DRAM. Nó cũng có chu kỳ đọc-ghi ngắn hơn so với DRAM. SRAM được sử dụng trong các ứng dụng chuyên biệt.

ROM

ROM là viết tắt của Read Only Memory. Như tên cho thấy, ROM chỉ có thể được đọc bởi bộ xử lý. Dữ liệu mới không thể được ghi vào ROM. Dữ liệu được lưu trữ vào ROM được ghi trong chính giai đoạn sản xuất. Chúng chứa dữ liệu không cần thay đổi, như trình tự khởi động của máy tính hoặc các bảng thuật toán cho các ứng dụng toán học. ROM chậm hơn và do đó rẻ hơn RAM. Nó vẫn giữ dữ liệu của nó ngay cả khi tắt nguồn, tức là nó không biến động. ROM không thể được thay đổi theo cách của RAM nhưng có sẵn các công nghệ để lập trình các loại ROM này -

PROM (ROM có thể lập trình)

PROM có thể được lập trình bằng một thiết bị phần cứng đặc biệt được gọi là bộ lập trình PROM hoặc bộ ghi PROM.

EPROM (ROM lập trình có thể xóa)

EPROM có thể bị xóa và sau đó được lập trình bằng các tín hiệu điện đặc biệt hoặc tia UV. Các EPROM có thể xóa bằng tia UV được gọi là UVEPROM và những EPROM có thể xóa bằng tín hiệu điện được gọi là EEPROM. Tuy nhiên, xử lý tín hiệu điện dễ dàng và an toàn hơn tia UV.

Bộ nhớ đệm

Một phần nhỏ của bộ nhớ biến động tốc độ cao có sẵn cho bộ xử lý để xử lý nhanh được gọi là cache memory. Bộ nhớ đệm có thể là một phần dự trữ của bộ nhớ chính, một con chip khác trên CPU hoặc một thiết bị lưu trữ tốc độ cao độc lập. Bộ nhớ đệm được làm bằng SRAM tốc độ nhanh. Quá trình giữ một số dữ liệu và hướng dẫn trong bộ nhớ đệm để truy cập nhanh hơn được gọi làcaching. Bộ nhớ đệm được thực hiện khi một tập dữ liệu hoặc hướng dẫn được truy cập lại nhiều lần.

Bất cứ khi nào bộ xử lý cần bất kỳ phần dữ liệu hoặc hướng dẫn nào, nó sẽ kiểm tra bộ nhớ đệm trước. Nếu nó không khả dụng ở đó, thì bộ nhớ chính và cuối cùng là bộ nhớ phụ sẽ được truy cập. Vì bộ nhớ đệm có tốc độ rất cao, thời gian truy cập nó mỗi lần là không đáng kể so với thời gian lưu nếu dữ liệu thực sự nằm trong bộ đệm. Tìm kiếm dữ liệu hoặc hướng dẫn trong bộ nhớ cache được gọi làcache hit.