Thiết bị bộ nhớ

Bộ nhớ cũng giống như bộ não con người. Nó được sử dụng để lưu trữ dữ liệu và hướng dẫn. Bộ nhớ máy tính là không gian lưu trữ trong máy tính, nơi dữ liệu được xử lý và lưu trữ các hướng dẫn cần thiết để xử lý.

Bộ nhớ được chia thành nhiều phần nhỏ. Mỗi phần được gọi là một ô. Mỗi vị trí hoặc ô có một địa chỉ duy nhất thay đổi từ 0 đến kích thước bộ nhớ trừ đi một.

Ví dụ: nếu máy tính có 64k từ, thì đơn vị bộ nhớ này có vị trí bộ nhớ 64 * 1024 = 65536. Địa chỉ của các địa điểm này thay đổi từ 0 đến 65535.

Bộ nhớ chủ yếu có hai loại

Internal Memory - bộ nhớ đệm và bộ nhớ chính / chính
External Memory - đĩa từ / đĩa quang, v.v.

Đặc điểm của Hệ thống phân cấp bộ nhớ là theo sau khi chúng ta đi từ trên xuống dưới.

Khả năng lưu trữ tăng lên.
Chi phí cho mỗi bit lưu trữ giảm.
Tần suất truy cập bộ nhớ của CPU giảm.
Thời gian truy cập của CPU tăng lên.

RAM

RAM cấu thành bộ nhớ trong của CPU để lưu trữ dữ liệu, chương trình và kết quả của chương trình. Nó là bộ nhớ đọc / ghi. Nó được gọi là bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên (RAM).

Vì thời gian truy cập trong RAM không phụ thuộc vào địa chỉ của từ đó, nên mỗi vị trí lưu trữ bên trong bộ nhớ dễ dàng truy cập như vị trí khác & mất cùng một khoảng thời gian. Chúng ta có thể truy cập vào bộ nhớ một cách ngẫu nhiên và cực kỳ nhanh nhưng cũng có thể khá tốn kém.

RAM dễ bay hơi, tức là dữ liệu được lưu trữ trong đó bị mất khi chúng ta tắt máy tính hoặc khi mất điện. Do đó, hệ thống điện liên tục dự phòng (UPS) thường được sử dụng với máy tính. RAM nhỏ, cả về kích thước vật lý của nó và lượng dữ liệu mà nó có thể chứa.

RAM có hai loại

RAM tĩnh (SRAM)
RAM động (DRAM)

RAM tĩnh (SRAM)

Từ staticchỉ ra rằng bộ nhớ vẫn giữ nội dung của nó miễn là vẫn còn nguồn. Tuy nhiên, dữ liệu bị mất khi mất điện do tính chất dễ bay hơi. Các chip SRAM sử dụng ma trận gồm 6 bóng bán dẫn và không có tụ điện. Các bóng bán dẫn không yêu cầu nguồn điện để ngăn rò rỉ, vì vậy SRAM không cần phải được làm mới thường xuyên.

Do có thêm không gian trong ma trận, SRAM sử dụng nhiều chip hơn DRAM cho cùng một lượng không gian lưu trữ, do đó làm cho chi phí sản xuất cao hơn.

RAM tĩnh được sử dụng làm bộ nhớ đệm cần phải rất nhanh và nhỏ.

RAM động (DRAM)

DRAM, không giống như SRAM, phải liên tục refreshedđể nó duy trì dữ liệu. Điều này được thực hiện bằng cách đặt bộ nhớ trên một mạch làm mới ghi lại dữ liệu vài trăm lần mỗi giây. DRAM được sử dụng cho hầu hết bộ nhớ hệ thống vì nó rẻ và nhỏ. Tất cả các DRAM đều được tạo thành từ các ô nhớ. Các tế bào này bao gồm một tụ điện và một bóng bán dẫn.

ROM

ROM là viết tắt của Read Only Memory. Bộ nhớ mà từ đó chúng ta chỉ có thể đọc nhưng không thể ghi trên đó. Đây là loại bộ nhớ không thay đổi. Thông tin được lưu trữ vĩnh viễn trong ký ức như vậy trong quá trình sản xuất.

Một ROM, lưu trữ các chỉ dẫn như được yêu cầu để khởi động máy tính khi bật điện lần đầu tiên, thao tác này được gọi là bootstrap. Chip ROM không chỉ được sử dụng trong máy tính mà còn trong các mặt hàng điện tử khác như máy giặt và lò vi sóng.

Sau đây là các loại ROM khác nhau -

MROM (ROM mặt nạ)

Những bản ROM đầu tiên là những thiết bị có dây cứng chứa một bộ dữ liệu hoặc hướng dẫn được lập trình sẵn. Những loại ROM này được gọi là ROM bị che. Nó là ROM rẻ tiền.

PROM (Bộ nhớ chỉ đọc có thể lập trình)

PROM là bộ nhớ chỉ đọc, người dùng chỉ có thể sửa đổi một lần. Người dùng mua một PROM trống và nhập nội dung mong muốn bằng lập trình viên PROM. Bên trong chip PROM có các cầu chì nhỏ bị cháy mở trong quá trình lập trình. Nó chỉ có thể được lập trình một lần và không thể xóa được.

EPROM (Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và có thể lập trình)

EPROM có thể bị xóa bằng cách cho nó tiếp xúc với ánh sáng cực tím trong thời gian tối đa 40 phút. Thông thường, một công cụ xóa EPROM đạt được chức năng này. Trong quá trình lập trình, điện tích bị kẹt trong vùng cổng cách điện. Cước được giữ lại hơn mười năm vì cước không có đường rò. Để xóa điện tích này, ánh sáng cực tím được truyền qua cửa sổ tinh thể thạch anh (nắp). Sự tiếp xúc với ánh sáng cực tím này sẽ làm tiêu hao điện tích. Trong quá trình sử dụng bình thường, nắp thạch anh được niêm phong bằng nhãn dán.

EEPROM (Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa và lập trình bằng điện)

EEPROM được lập trình và xóa bằng điện. Nó có thể được xóa và lập trình lại khoảng mười nghìn lần. Cả quá trình xóa và lập trình mất khoảng 4 đến 10 mili giây (mili giây). Trong EEPROM, bất kỳ vị trí nào cũng có thể được xóa và lập trình có chọn lọc. Các EEPROM có thể được xóa từng byte một, thay vì xóa toàn bộ chip. Do đó, quá trình lập trình lại diễn ra linh hoạt nhưng chậm.

Bộ nhớ truy cập nối tiếp

Truy cập tuần tự có nghĩa là hệ thống phải tìm kiếm thiết bị lưu trữ từ đầu địa chỉ bộ nhớ cho đến khi tìm thấy phần dữ liệu cần thiết. Thiết bị nhớ hỗ trợ truy cập như vậy được gọi là Bộ nhớ truy cập tuần tự hoặc Bộ nhớ truy cập nối tiếp. Băng từ là một ví dụ về bộ nhớ truy cập nối tiếp.

Bộ nhớ truy cập trực tiếp

Bộ nhớ truy cập trực tiếp hoặc Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, đề cập đến các điều kiện trong đó hệ thống có thể truy cập trực tiếp đến thông tin mà người dùng muốn. Thiết bị nhớ hỗ trợ truy cập như vậy được gọi là Bộ nhớ truy cập trực tiếp. Đĩa từ, đĩa quang là những ví dụ về bộ nhớ truy cập trực tiếp.

Bộ nhớ đệm

Bộ nhớ đệm là bộ nhớ bán dẫn tốc độ rất cao có thể tăng tốc CPU. Nó hoạt động như một bộ đệm giữa CPU và bộ nhớ chính. Nó được sử dụng để giữ những phần dữ liệu và chương trình được CPU sử dụng thường xuyên nhất. Các phần dữ liệu và chương trình, được hệ điều hành chuyển từ đĩa sang bộ nhớ đệm, từ đó CPU có thể truy cập chúng.

Ưu điểm

Bộ nhớ đệm nhanh hơn bộ nhớ chính.
Nó tiêu tốn ít thời gian truy cập hơn so với bộ nhớ chính.
Nó lưu trữ chương trình có thể được thực thi trong một khoảng thời gian ngắn.
Nó lưu trữ dữ liệu để sử dụng tạm thời.

Nhược điểm

Bộ nhớ đệm có dung lượng hạn chế.
Nó rất đắt.

Bộ nhớ ảo là một kỹ thuật cho phép thực hiện các quá trình không hoàn toàn có sẵn trong bộ nhớ. Ưu điểm chính có thể nhìn thấy của lược đồ này là các chương trình có thể lớn hơn bộ nhớ vật lý. Bộ nhớ ảo là sự tách biệt của bộ nhớ logic của người dùng khỏi bộ nhớ vật lý.

Sự tách biệt này cho phép cung cấp một bộ nhớ ảo cực lớn cho các lập trình viên khi chỉ có một bộ nhớ vật lý nhỏ hơn. Sau đây là các tình huống, khi toàn bộ chương trình không được yêu cầu tải đầy đủ vào bộ nhớ chính.

Quy trình xử lý lỗi do người dùng viết chỉ được sử dụng khi xảy ra lỗi trong dữ liệu hoặc tính toán.
Một số tùy chọn và tính năng của chương trình có thể hiếm khi được sử dụng.
Nhiều bảng được gán một lượng không gian địa chỉ cố định mặc dù chỉ một lượng nhỏ của bảng được sử dụng thực sự.
Khả năng thực thi một chương trình chỉ có một phần trong bộ nhớ sẽ phản lại nhiều lợi ích.
Số lượng I / O ít hơn sẽ cần thiết để tải hoặc hoán đổi từng chương trình người dùng vào bộ nhớ.
Một chương trình sẽ không còn bị giới hạn bởi dung lượng bộ nhớ vật lý có sẵn.
Mỗi chương trình người dùng có thể chiếm ít bộ nhớ vật lý hơn, nhiều chương trình hơn có thể được chạy cùng một lúc, với sự gia tăng tương ứng trong việc sử dụng và thông lượng CPU.

Bộ nhớ phụ

Bộ nhớ phụ có kích thước lớn hơn nhiều so với bộ nhớ chính nhưng tốc độ chậm hơn. Nó thường lưu trữ các chương trình hệ thống, các tệp hướng dẫn và dữ liệu. Nó còn được gọi là bộ nhớ thứ cấp. Nó cũng có thể được sử dụng như một bộ nhớ tràn / bộ nhớ ảo trong trường hợp dung lượng bộ nhớ chính đã bị vượt quá. Bộ xử lý không thể truy cập trực tiếp các bộ nhớ thứ cấp. Đầu tiên dữ liệu / thông tin của bộ nhớ phụ được chuyển đến bộ nhớ chính và sau đó thông tin đó có thể được truy cập bởi CPU. Các đặc điểm của bộ nhớ phụ như sau:

Non-volatile memory - Dữ liệu không bị mất khi cắt điện.
Reusable - Dữ liệu được lưu trữ vĩnh viễn trong bộ nhớ thứ cấp cho đến khi nó không bị người dùng ghi đè hoặc xóa.
Reliable - Dữ liệu trong bộ lưu trữ thứ cấp được an toàn vì tính ổn định vật lý cao của thiết bị lưu trữ thứ cấp.
Convenience - Với sự trợ giúp của phần mềm máy tính, những người được ủy quyền có thể xác định vị trí và truy cập dữ liệu một cách nhanh chóng.
Capacity - Bộ nhớ thứ cấp có thể lưu trữ khối lượng lớn dữ liệu trong bộ nhiều đĩa.
Cost - Lưu trữ dữ liệu trên băng hoặc đĩa rẻ hơn nhiều so với bộ nhớ chính.