برق. قدرت. کنترل. الکترونیک. مخابرات. تاسیسات.

دایره المعارف تاسیسات برق (اطلاعات عمومی برق)

ویژگی های كلی حافظه
فرار و غیر فرار : حافظه هایی كه با رفتن برق اطلاعات آنها از بین می رود حافظه های فرار
( Volatile ) و آنهایی كه با رفتن برق داده های خود را حفظ می كنند غیر فرار ( non volatile ) می باشند و حافظه های اصلی اغلب فرار و حافظه های جانبی غیر فرار می باشند.
خواندنی یا نوشتنی : بعضی حافظه ها مثل RAM یا هارد دیسك خواندنی نوشتنی هستند . ولی بعضی دیگر مثل CD_ROM فقط خواندنی هستند . به خواندن اطلاعات از حافظه اصطلاحا واكشی یا fetch گفته می شود .
آدرس دهی : هر حافظه ای دارای یك شیوه آدرس دهی می باشد كه به كمك آن خانه هایش دستیابی می گردد . مثلا حافظه RAM آرایه ای از بایتهاست كه هر كدام یك آدرس ( عدد یكتا ) دارند . یا هارد دیسك به صورت سه جفت عدد ( شماره هد- شماره سیلندر – شماره سكتور ) آدرس دهی می شوند .
ظرفیت : ظرفیت حافظه بر حسب بیت یا بایت بیان می گردد .
زمان دستیابی ( Access time ) : از لحظه ای كه دستور خواندن و نوشتن داده می شود تا هنگامی كه حافظه مورد نظر مورد دستیابی قرار می گیرد را زمان دستیابی گویند . مثلا زمان دستیابی حافظه RAM حدود 120 نانو ثانیه و زمان دستیابی دیسك حدود 30 میلی ثانیه است . یعنی از این نظر RAM در حدود 250 برابر سریعتر از دیسك می باشد . نرخ یا سرعت انتقال ( Transfer rate ): مقدار اطلاعاتی است كه در واحد زمان از حافظه قابل انتقال است و یكی از واحد های آن بایت در ثانیه است .
سلسله مراتب حافظه ها :
در كامپیوتر های امروزی عموما سلسله مراتبی از حافظه ( مثل cache ,RAM و دیسك ) استفاده می شود . چند علت برای این امر عبارت است از :
1- حافظه اصلی RAM در حال حاضر همچنان محدودیت ظرفیتی دارند ( مثلا حدود 256MB یا 1GB )
2- فقط بخشی از اطلاعات برنامه های در حال اجرا لازم است در حافظه اصلی قرار گیرد و لازم نیست تمام بخشهای همه برنامه ها به حافظه RAM آورده شود .
3- حافظه های سریع گران هستند .
4- اندازه اطلاعاتی كه انسان امروزی زخیره می كند خیلی زیاد است و به صورت تصاعدی نیز زیادتر می شود . این حجم عظیم داده ها را نمی توان در حافظه اصلی نگهداری كرد .
5- حافظه های درون ماشینی اغلب فرار هستند و داده های آنها با رفتن برق از بین می رود .
6- بسیاری از برنامه ها به حافظه ای بیشتر از RAM نیاز دارند . در این حال مثلا از بخشی از دیسك به عنوان حافظه مجازی استفاده می كنند .
7- هنگامی كه چندین پردازنده می خواهند به صورت موازی به اطلاعاتی دسترسی داشته باشند می توان آن اطلاعات را مثلا بر روی دیسك به اشتراك گذاشت.
پس در عمل جهت به كارگیری مزایای حافظه های درون ماشینی ( سرعت زیاد ) و برون ماشینی ( ظرفیت بالا و هزینه كم و ماندگار بودن ) تركیبی از آن دو در كامپیوتر ها استفاده كرد .
در لیستی از حافظه كه در زیر آمده به ترتیب ظرفیت ها افزایش یافته و سرعت و هزینه ها كاهش می یابد :
1-ثبات 2-حافظه های cache یا نهان 3- حافظه اصلی 4- حافظه فلاش (Flash ) 5- دیسك مغناطیسی 6- دیسك نوری 7- نوار مغناطیسی
منظور از ذخیره و بازیابی اطلاعات(ساختار فایل)
منظور از ساختار فایل سازماندهی داده ها روی دستگاههای ذخیره سازی ثانویه است . به عبارت دیگر نحوه ذخیره داده ها در فایل ها و عملیات لازم برای دستیابی به داده ها بر روی حافظه های جانبی . بهینه كردن طراحی ساختار فایل ها ممكن است باعث گردد تا برنامه ها صدها بار سریعتر اجرا گردند . امروزه اغلب برای ذخیره و بازیابی از حافظه دیسك استفاده می گردد و مشكل اصلی در طراحی ساختار فایل زمان نسبتا زیادی است كه برای بازیابی اطلاعات از دیسك لازم است . مهمترین فاكتور در طراحی ساختار فایلها به حداقل رساندن تعداد دستیابی به دیسك و به حداكثر رساندن احتمال وجود اطلاعات مورد نیاز در حافظه اصلی است .
در این طراحی سعی بر آن است كه اطلاعات مورد نیاز را در صورت امكان تنها با یك بار مراجعه به دیسك بدست آوریم . زمانی كه محتویات فایلها تغییر نمی كند رسیدن به این هدف چندان سخت نیست ولی هنگامی كه فایلها بر اثر حذف و اضافه كوچك و بزرگ می شوند حفظ این ویژگی مشكل می گردد .
بدیهی است كه قبل از بررسی انواع ساختار فایلها لازم است كه شناخت كافی از حافظه های مورد نیاز برای فایلها را داشته باشیم .
اگر فایلها فقط در حافظه اصلی نگهداری می شدند نیازی به علم ساختار فایلها نبود . این نیاز از آنجا ناشی می شود كه زمان دستیابی در حافظه جانبی بسیار بیشتر از زمان دستیابی به حافظه اصلی است و از طرف دیگر زمان دستیابی برای همه داده ها در حافظه جانبی یكسان نمی باشد .
تاریخچه طراحی ساختار فایل
در ابتدا فایلها بر روی رسانه نوار ذخیره می شدند و بدین دلیل دستیابی به صورت ترتیبی بود و زمان دستیابی متناسب با اندازه فایل زیاد می شد . امروزه با گسترش دیسكها از نوارها تنها جهت بایگانی استفاده می گردد .
یكی از روشهای بهبود زمان دستیابی استفاده از اندیسهایی بود كه به فایلها اضافه می شدند . بدین ترتیب لیستی از كلیدها و یا اشاره گر ها در یك فایل كوچك ذخیره می شوند كه جستجو در آن با سرعت بیشتری انجام می پذیرد . این اندیسها ساده مشابه فایل های داده ای طبیعی ترتیبی داشته و با رشد فایله اندیسها نیز رشد كرده و مدیریت آنها مشكل می گردد .
در دهه 1960 ساختار درختی مطرح و استفاده گردید . ولی درخت ها با حذف و اضافه شدن ركوردها ممكن است به صورت نا مناسبی رشد كرده و در نتیجه باعث گردد كه جستجوی یك ركورد به دستیابی های متعددی به دیسك نیاز داشته باشد .
در سال 1963 درخت دودویی خود تنظیم ( AVL ) برای اطلاعات موجود در حافظه ابداع شد . بعد ازآن سعی شد این ساختار به نحوی برای فایلها نیز استفاده گردد . مشكل اصلی آن بود كه حتی با یك درخت AVL دها دستیابی برای جست و جوی یك ركورد حتی در یك فایل با اندازه متوسط مورد نیاز است . ده سال بعد این مشكل با ابداع درخت B (B-tree ) بر طرف گردید . هر چند كه سرعت دستیابی درخت B خیلی خوب است ولی دستیابی ترتیبی در آن كارآمد نمی باشد . این مشكل با اضافه كردن یك لیست پیوندی به سطح پایینی درخت B بر طرف گردید . تركیب درخت B و لیست پیوندی را درخت B می گویند . سیستم های تجاری زیادی بر مبنای درختهای B و B+ پدید آمدند .
استفاده از درخت B تضمین می كند كه جستجوی یك ركورد از میان میلیون ها ركورد تنها با سه یا چهار بار مراجعه به دیسك امكان پذیر است . همچنین با استفاده از درخت B با حذف و اضافه ركوردها كارآیی تغییر نمی كند .
با آنكه توانایی جستجوی اطلاعات با 3 یا 4 بار دستیابی خیلی خوب است ولی اگر بخواهیم داده ها را با یك دستیابی بدست آوریم از روش در هم سازی ( hashing ) استفاده می كنیم . روش درهم سازی برای فایلهایی كه چندان تغییر نمی كنند مناسب است . البته با در هم سازی پویا می توان اطلاعات را با یك یا حداكثر دو بار دستیابی به دیسك بدست آورد و این ربطی به اندازه فایل ندارد .
انواع حافظه های جانبی
انواع حافظه های جانبی را از نظر تكنولوژی ساخت می توان به چهار دسته زیر تقسیم كرد :
1- تكنولوژی الكترو مكانیكی: كارت و نوار منگنه شدنی
2- تكنولوژی الكترومغناطیسی : نوار مغناطیسی و دیسك و طبله
3- تكنولوژی الكترو ابتیك : دیسك نوری
4- تكنولوژی مغناطیسی نوری : دیسكهای MD
در ادامه ویژگی های كلی حافظه نوار كاغذی و دیسك نوری و CD و DVD و حافظه های مغناطیسی را برسی می كنیم .
نوار مغناطیسی
نوار مغاطیسی اصولا برای پردازش ترتیبی یا پی در پی اطلاعات استفاده می گردد . از نظر تكنولوژی ساخت نوارها را می توان به 4 دسته زیر تقسیم كرد
1- ریل به ریل 2- نوار كارتریج 3- نوار كاست 4- نوار صوتی ( منطبق شده با كامپیوتر)
فرق نوار كارتریج با نوار ریل به ریل آن است كه كارتریج ها در یك محفظه پلاستیكی قرار داده شده اند تا در مقابل گرد و خاك محافظت گردند .
نحوه ذخیره داده ها بر روی نوار به صورت رشته های بیتی بر روی شیارهایی است كه در سطح نوار وجود دارد . بیتهای یك كاراكتر در عرض نوار ذخیره می گردند . از نظر تعداد شیارها دو نوع نوار 7 شیاره و 9 شیاره وجود دارند . یكی از شیارهای نوار جهت كنترل خطا ( بیت پریتی ) استفاده می شود البته درنوار دو نوع پریتی وجود دارد یكی بیت پریتی عرضی و دیگری بیت پریتی طولی . شكل زیر این موضوع را نشان می دهد .





بیت پریتی عرضی به ازاء هر كاراكتر و بیت پریتی طولی به ازاء هر بلوك ذخیره می شوند
چگالی : به تعداد بیتهای قابل ضبط در هر اینج نوار چگالی گفته می شود . چگالی در نوار با واحد بیت در اینچ بیان می گردد كه با توجه به نحوه ی ذخیره عرضی كاراكترها در شیارها معادل همان بایت در اینچ یا كاراكتر در اینچ می باشد
گپ: به فضای بلا استفاده بین دو گروه ( بلاك ) از كاراكترها گپ گفته می شود .به گپ حافظه هرز نیز گفته می شود در شكل زیر بین دو بلوك B1,B2 حافظه هرز IBG وجود دارد :


برای آنكه هد بتواند داده های موجود بر روی نوار را بخواند لازم است به سرعت مناسب و یكنواختی به نام سرعت حس برسد از طرف دیگر همان توقف فضایی جهت رسیدن سرعت حس به سرعت صفر مورد نیاز است . در واقع حافظه ی Gap جهت توقف هد یا حركت دوباره آن استفاده می شود .
با در نظر گرفتن شكلهای زیر:
فایل به صورت بلاكهایی به صورت پشت سر هم روی نوار ذخیره می شوند . هر بلوك مجموعه ای از ركوردها می باشد . بر روی یك نوار می توان چندین فایل را ذخیره كرد كه در این حالت هر فایل یك علامت ابتدای فایل و یك علامت پایان فایل دارد . پارامترهای اساسی یك نوار عبارتند از :سرعت نوار – چگالی و نرخ انتقال
از یك نظر پارامترهای یك نوار را می توان به دو دسته كلی زیر تقسیم كرد :
الف) پارامترهای ظرفیتی كه عبارتند از 1- چگالی 2- طول نوار ( غالبا با واحد فوت )3- اندازه ها كه معمولا بین 3/ تا75/ اینچ هستند
ب) پارامترهای زمانی كه عبارتند از :
1- سرعت لغزش نوار( اینچ در ثانیه )
2- نرخ انتقال ( بایت در ثانیه )
3- اندازه حركت – توقف بر حسب میلی ثانیه
نرخ انتقال به دو صورت اسمی و واقعی بیان می شود نرخ اسمی توسط كارخانه سازنده بیان شده و نرخ انتقال واقعی یا مؤثر قابل محاسبه می باشد .
دستیابی ترتیبی در نوارها سریع است . نوارها فشرده بوده و شرایط محیطی مختلف را به خوبی تحمل می كنند . حمل و انتقال و نگهداری آنها ساده است و ارزانتر از دیسكها هستند .
همانطور كه قبلا گفتیم امروزه از نوارها تنها برای ارشیو و بایگانی استفاده می شود . به عبارت دیگر نوارها یكی از انواع حافظه ها ی نوع سوم به شمار می آیند .
دیسك مغناطیسی
از آنجا كه نحوه دستیابی به صورت تصادفی می باشد اصطلاحا به آن DASD یا Direct Access
Device گفته می شود . از جنبه های مختلفی می توان دیسك را به صورت های زیر تقسیم بندی كرد :
الف: از نظر توانایی جا بهجا شدن دیسكها به دو دسته ثابت (fixed) و قابل جابه جایی تقسیم می شوند.
ب: از نظر نوع هد به دو دسته هد ثابت (Fixed head) و هد متحرك تقسیم می شوند . در اغلب دیسكهای امروزی بازوی هد می تواند در راستای شعاع حركت كند و از شیاری به شیار دیگر برود . در دیسكهائی با هد ثابت هر شیار برای خود هدی دارد و بدین ترتیب بازوی هد حركت نمی كند . دیسكهای با هد ثابت سریعتر و گرانتر می باشند.
ج: از نظر جنس صفحه به دو دسته دیسك سخت و فلاپی تقسیم می شوند . در دیسك سخت صفحات از جنس المنیوم بوده و در فلاپی از نوع پلاستیك می باشند .
د: از نظر تعداد صفحات به دو دسته تك صفحه ای و چند صفحه ای تقسیم می شوند .دیسكهای چند صفحه ای را گاهی اوقات پك می نامند . دیسكی با n صفحه تعداد 2n رویه دارد كه گاهی رویه های بالایی و پایینی جهت حفاظت استفاده شده و 2n-2 رویه دیگر جهت ذخیره سازی به كار می روند . در بعضی از دیسكها تما 2n رویه برای ضبط اطلاعات استفاده می شود .
تقسیمات دیسك
دیسكها از تقسیمات زیر استفاده می كنند :
شیار : به دوایر هم مركز بر روی رویه ها شیار گفته می شود .
استوانه:به شیارهای هم شعاع بر روی رویه های مختلف استوانه گویند .
قطاع یا سكتور :هر شیار از تعدادی سكتور تشكیل می شود .
شیارها معمولا از بیرون به سمت داخل و از صفر شماره گذاری می شوند . در شیارهای داخلی بیتها به همدیگر نزدیكتراند . در هر سكتور اغلب نیم كیلو یا 512 بایت اطلاعات ذخیره می شود .


فرمت بندی دیسك
شیارها را می توان به دو صورت سخت افزاری و نرم افزاری تقسیم بندی كرد . در نوع سخت افزاری تقسیم شیار به سكتور ها از قبل توسط كارخانه سازنده انجام شده و ثابت باقی می ماند :

ولی در قالب بندی نرم افزاری تقسیم بندی سكتور ها به صورت نرم افزاری (اغلب توسط سیستم عامل ) انجام می پذیرد و در این حال لازم است كه در ابتدا ی هر سكتور مشخصاتی كنترلی نظیر طول هر سكتور ذخیره گردد :

فلاپی دیسكها

فلاپی دیسكها قابل انتقال بوده و سرعت و حجم به مراتب كمتری نسبت به هارد دیسكها دارند . در هارد دیسكها هد فاصله كمی با سطح دیسك دارد و در این فاصله اندك هوای تصفیه شده در جریان است . ولی در فلاپی ها هد با سطح دیسك در تماس می باشد . دیسكتها می توانند یكطفه یا دو طرفه باشند . در بعضی دیسكتها سكتور صفر با روش سخت افزاری (مثل سوراخی كه در دیسكهای 25/5 اینچی وجود دارد ) مشخص شده و بقیه سكتورها به صورت نرم افزاری تعیین می گردند . دیسكتها در اندازه های مختلف 8 و 25/5 و 5/3 اینچی و در ظرفیتهای مختلف ساخته می شوند . فلاپی دیسكها مانند نوار جهت پشتیبان و یا نقل و انتقال داده ها استفاده می شوند .
طبله (Drum)
طبله استوانه ای است كه در سطح خارجی آن شیارهایی وجود دارد و اغلب برای هر شیار یك هد تعبیه شده است . به عبارت دیگر طبله را می توان معادل یك دیسك با هد ثابت در نظر گرفت . شكل كلی آن به صورت زیر است :

ممكن است تعداد هد ها از شیارها كمتر باشد كه در این حالت بازوی هدها متحرك خواهد بود . در طبله تعداد استوانه همواره برابر یك و زمان استوانه جویی برابر صفر است . طبله از دیسك و نوار سریعتر است ولی ظرفیت آن كمتر است . امروزه به ندرت از طبله استفاده می شود .
دیسكهای نوری (Optical disk)
در این دیسكها به جای مغناطیس از نور لیزر جهت ذخیره سازی اطلاعات استفاده می شود . در این تكنولوژی فضای لازم جهت ذخیره سازی یك بیت خیلی كمتر بوده و بدین دلیل استفاده از دیسكهای نوری باعث كاهش فضای ذخیره سازی می گردد . این دیسكها انواع متفاوتی دارند .
CD_ROM دارای ظرفیتی از 500 مگا تا چند گیگا بایت است . این دیسكها فقط خواندنی بوده و از این نظر به آن WORMنیز می گویند . اغلب این دیسك جهت ذخیره سازی فایلهائی كه تغییر نمی كند مثل برنامه استفاده می شود . مزیت CD_ROM ها ظرفیت بالا و بها ی كم و دوام آنها است . ولی نقطه ضعف آنها زماناستوانه جویی و نرخ انتقال پایین است . زمان جستجو در CD_ROM كمتر از دیسك مغناطیسی بوده و غالبا هر جست و جو نیم تا یك ثانیه طول می كشد و نرخ انتقال استاندارد نیز حدود 150 كیلو بایت در ثانیه است . به دلیل سرعت كم CD ها طراحی ساختار فایل در آنها نسبت به دیسك مشكل تر بوده و امروزه اغلب جهت آرشیو و پشتیبان گیری و تكثیر و ارائه برنامه استفاده می شود .
در ابتدا CDها جهت اجرای موسیقی طراحی شده بودند و نه برای دستیابی سریع و مستقیم به داده ها . در واقع به این دلیل است كه CDها ظرفیت بالا و سرعت متوسطی را دارند . وجود فضای زیاد بر روی CDها امكان ساخت اندیسها و یا ساختارهای دیگری را جهت جستجوی سریع پدید آورده و بدین ترتیب تا حدی برخی از محدودیتهای مربوط به بالا بودن زمان جستجو كاهش می یابد .
نوع دیگری از دیسكهای نوری به نام DVD نیز برای ذخیره سازیفیلم ها ابداع شده است كه می توان آنها را برای ذخیره سازی فایلها هم استفاده كرد . DVD ها با ظرفیت بیش از 10 گیگا بایت نیز ساخته شده اند .
CDها ی اولیه فقط یكطرفه بودند ولی بعضی DVD ها به صورت دو طفه نیز ساخته می شوند .
در دیسكهای MOاز دو تكنولوژی نوری و مغناطیسی استفاده می گردد و قابلیت خواندن و نوشتن را دارا می باشند .
اطلاعات بر روی بعضی Cdها به نام CD_RW یاEOD قابل پاك شدن و نوشتن مجدد می باشد .
نحوه ذخیره داده ها در CDها
همان طور كه می دانید ساختار دیسكها به شكل زیر بوده و دیسكها با سرعت ثابتی می چرخند یعنی سرعت زاویه ای ثابتی دارند (‍Constant Angular Velocity=CAV) .
شیارها مجزا و متحدالمركز بوده و چگالی داده ها در شیارهای خارجی كمتر از شیارهای داخلی است . دیسك برای همه موقعیتهای هد با سرعت یكسانی می چرخد .
در شكل فوق آدرس دهی به كمك سه عدد ( شماره هد و شماره سیلندر و شماره سكتور ) انجام پذیرفته و جست و جوی یك سكتور خاص به سرعت انجام می گیرد . سرعت خطی در شیارهای بیرونی بیشتر از شیارهای داخلی می باشد . ولی ساختارذخیره سازی داده ها بر روی CD_ROM به شكل حلزونی زیر می باشد :

به عبارت دیگر داده ها ی CD_ROM بر روی یك شیار یكتا و مارپیچ ذخیره می گردد كه از مركز تا لبه دیسك حدود 5 كیلومتر طول دارد . توجه داشته باشید كه CD_ROM در اصل و در ابتدا برای ذخیره داده های صوتی استفاده شده است . این داده ها فضای ذخیره سازی زیادی می خواهند ولی جست و جو و سرعت در آنها زیاد مهم نیست بلكه این داده ها باید از ابتدا تا انتها بدون وقفه نواخته شوند و ساختار حلزونی این نیاز را به طور كامل بر طرف می سازد . بر خلاف ساختار دیسكها در CD_ROM ها اندازه یك سكتور در مركز دیسك به اندازه یك سكتور در لبه دیسك است .
برای خواندن داده ها از روی CD_ROM می بایست شیار با سرعت ثابتی از زیر پیكاپ نوری رد شود . به عبارت دیگر سرعت خطی باید ثابت باشد( Constant Angular Velocity=CAV) .
برای آنكه سرعت خطی ثابت باشد می بایست سرعت چرخش دیسك هنگام خواندن لبه بیرونی كندتر از هنگام خواندن لبه های داخلی باشد یعنی سرعت زاویه ای دیگر ثابت نیست . در این ساختار مارپیچی چگالی داده ها در كل شیار ثابت است . اگر در CD_ROM ها به جای CLVاز آرایش CAV(مشابه دیسكها) استفاده می شد آنگاه ظرفیت آن قدری بیشتر از نصف ظرفیت موجود كنونی می شد .
با آنكه CLV باعث بالا رفتن ظرفیت می شود ولی از طرف دیگر سرعت پیگرد را كاهش می دهد چرا كه در CLV روش سریعی برای پرش به موقعیتی مشخص ( مشابه دیسكها ) وجود ندارد .
نحوه آدرس دهی در CD_ROM
در ساختار CLV دیگر آدرس سه عددی ( شماره هد و شماره سیلندر و شماره سكتور ) كاربردی ندارد . در CD_ROM ها جهت آدرس دهی از تكنیك دیگری استفاده می شود كه در آن هر ثانیه از زمان اجرای موسیقی به 75 سكتور تقسیم می گردد كه هر سكتور 2 كیلو بایت اطلاعات را ذخیره می سازد . طبق قرارداد اولیه هر CD حداقل باید بتواند یك ساعت موسیقی را ذخیره سازد . به عبارت دیگر هر CDحداقل باید بتواند 540000 كیلو بایت داده را نگهداری كند
KB 540000 = K2 *75*3600
به این دلیل است كه حداقل ظرفیت CDها 540 كگا بایت می باشد .
هر سكتور در CD_ROM بت سه عدد (سكتور :ثانیه : دقیقه ) مشخص می گردد .
مثلا سكتور 27 در ثانیه 43 از دقیقه 18 به صورت (18:43:27)نمایش داده می شود .
حافظه های جانبی :
از حافظه های جانبی برای ذخیره اطلاعات استفاده می شود . این نوع حافظه ها چون برای ذخیره عناصر غیر الکترونیکی ساخته شده اند از حافظه های اصلی ارزان تر و کندتر هستند . گفتنی است که معمولا حافظه های اصلی بر روی برد اصلی رایانه و حافظه های جانبی خارج از برد اصلی یا خارج از رایانه قرار دارند ، این نوع حافظه ها مستقیما نمی توانند با CPU کار کنند و همان طور که قبلا نیز گفته شد اطلاعات مورد پردازش و استفاده CPU باید اول به حافظه اصلی (RAM) منتقل شود اطلاعات را در این نوع حافظه ها می توان بدون صرف هیچ گونه انرژی به مدت طولانی برای استفاده های مجدد نگهداری کرد . البته برای ثبت اطلاعات در این حافظه ها نیاز به انرژی داریم به همین علت است که قطع برق موجب از بین رفتن اطلاعات موجود در آنها نمی شود . حافظه های مکمی به چند دسته تقسیم می شوند که مهمترین آنها حافظه های غیر مغناطیسی و حافظه های مغناطیسی هستند . حافظه های مغناطیسی از پدیده مغناطیسی برای ذخیره اطلاعات استفاده می کنند .
حافظه غیر مغناطیسی :
1- کارت و نوار کاغذی : از کارت های رنگ شده و منگنه شده و نوارهای کاغذی سوراخ ( پانچ) شده به عنوان محلی برای ذخیره اطلاعات استفاده می شد لیکن امروزه جز در موارد خاص از این حافظه ها استفاده نمی شود . برای مثال از کارت های رنگ شده ( سیاه ) شده در آزمون های چند جوابی مثل کنکور و مسابقات استفتده می شود . کارت به وسیله دستگاهی به نام کارت خوان خوانده می شود و سپس به حافظه کامپیوتر منتقل می گردد .
2- دیسک های نوری : دیسک های نوری ، نوع دیگری از حافظه های غیر مغناطیسی است ، برای خواندن و نوشتن اطلاعات در این نوع دیسک ها ، از اشعه لیزر استفاده می شود .
3- الف : CD – این دیسک ها از صفحه دایره شکلی به قطر 12 سانتی متر ساخته شده اند می توانند تا حدود 650 مگابایت اطلاعات را نگهداری کنند . به نوع متداول آن که فقط قابل خواندن است « دیسک فشرده فقط خواندنی یا سی – دی- رام » ( CD-Rom ) می گویند .
ب : DVD – نوع جدیدتری از دیسک های نوری به نام DVD- Rom در حال گسترش است این دیسک ظاهر و اندازه ای شبیه سی – دی دارد ، ولی برای آن ظرفیت های 5/4 GB ( یک رو – یک لایه ) 9/7 GB ( یک رو – دولایه ) 8/15 GB ( دو رو – دو لایه) در نظر گرفته شده است .
حافظه های مغناطیسی :
در این نوع حافظه ها می توان اطلاعات را به صورت نقاط مغناطیسی شده نوشت ( ذخیره کرد ) و یا خواند ( بازیابی نمود ) . این اعمال به وسیله شاخک های خاصی که به آنها هد می گویند ، انجام می پذیرد . هد از یک سیستم پیچ هسته دار کوچک تشکیل شده است برای جلوگیری از پاک شدن و از بین رفتن اطلاعات حافظه های مغناطیسی باید آنها را دور از میدان مغناطیسی نگهداری کرد .
حافظه های اصلی :
دیکته دستور العمل ها و داده ها ، برای این که مورد اجرا و پردازش قرار گیرند اول باید به حافظه اصلی رایانه منتقل گردند و نتایج پردازش نیز به آنجا فرستاده شود حافظه اصلی رایانه از جنس نیمه هادی ( الکترونیکی ) است و در نتیجه سرعت دسترسی به اطلاعات موجود در آنها در مقایسه با انواع حافظه بالاست و قیمت آن ها نیز گران تر است . حافظه های اصلی نیز به دو دسته تقسیم می شوند .
حافظه های فقط خواندنی ( ROM) :
CPU معمولا اطلاعات موجود در این نوع حافظه ها را تغییر نمی دهد بلکه فقط می تواند اطلاعات آن را بخواند . هنگام خاموش شدن نیز این اطلاعات از بین نمی رود و ثابت می ماند . برنامه BIOS که وظیفه آزمایش و راه اندازی قسمت های مختلف رایانه را به هنگام روشن شدن سیستم بر عهده دارد در این نوع حافظه ها قرار داده می شود حافظه های فقط خواندنی انواع مختلفی دارد .
PROM : در این نوع حافظه فقط خواندنی ، داده ها و دستورالعمل ها را می توانیم روی آن فقط یکبار به وسیله دستگاه مخصوص ذخیره کنیم اما بعد از آن اطلاعات قابل تغییر نیستند .
EPROM : این حافظه در واقع PROM قابل پاک شدن است . به کمک اشعه فرا بنفش می توان اطلاعات روی آن را پاک کرد و سپس مانند PROM ، آن را برنامه ریزی نمود . این عمل می تواند بارها تکرار شود .
Flash Rom / EEPRom : نوع جدیدی از EPRom است با این تفاوت که پاک کردن آن به وسیله اعمال پالس الکتریکی صورت می گیرد . و مزیت آن نسبت به انواع دیگر این است که پاک کردن و برنامه ریزی آن بدون جدا کردن تراشه (LC) از برد اصلی رایانه صورت می گیرد . اکثر rom های مورد استفاده در قسمت های مختلف رایانه های امروزی از این نوع هستند .
حافظه های خواندنی / نوشتنی , Ram) ( R/wm :
همان طور که از نام این نوع حافظه پیداست واحد پردازش گر می تواند هم در این نوع حافظه ها بنویسد و هم از آنها بخواند . به طور کلی ، برنامه ها و دستورالعمل ها و داده هایی در این حافظه قرار می گیرند که پردازش گر بخواهد روی آنها کاری انجام دهد . به این نوع حافظه ها ، « حافظه های فرار » نیز می گویند . زیرا با با قطع برق محتویات آن ها از بین می رود .پس باید قبل از خاموش کردن رایانه اطلاعات و اده های مورد نیاز را در حافظه های کمکی که می تواند اطلاعات را بعد از قطع جریان برق نیز در خود نگهداری کنند ، ذخیره کرد . RAMها اغلب به دو نوع عمده تقسیم می شوند . « پویا » یا دینامیک ( DRAM ) و « ایستا » یا استاتیک (SRAM) .
RAM دینامیکی (DRAM) :
در این نوع حافظه اطلاعات باید به طور مرتب تجدید (refresh) شود وگرنه از بین خواهند رفت ( البته رایانه خود به صورت اتوماتیک اطلاعات را تجدید می کند ) به دلیل چگالی بیشتر داده ها وارزان تر بودن RAM دینامیک نسبت به RAM استاتیک از این نوع RAM به عنوان حافظه اصلی رایانه استفاده می کنند .
RAM استاتیک ( SRAM) :
سرعت این نوع حافظه بیشتر از نوع دینامیک است . از این نوع RAM در حافظه پنهان یا کش (cache) که بین حافظه اصلی و پردازشگر قرار دارد به منظور بالا بردن سرعت انتقال داده ها و دستورالعمل ها ، استفاده می کنند . وقتی پردازشگر درخواست داده و دستور العملمی نماید آنها ( چون در کش موجود نیستند ) از حافظه اصلی در مقایسه با سرعت پردازشگر بسیار کند است آورده می شوند این اطلاعات و مقداری از اطلاعات بعد از آن در حافظه پنهان (cache) هم ذخیره می شوند . در مواقعی که پردازشگر نیاز به داده ها و دستورالعمل پیدا می کند اول کش جستجو می شود و در صورت موجود بودن می تواند آنها را با سرعتی که بسیار بالاتر از برداشتن آنها از حافظه اصلی است بردارد البته کش ، آن قدر بزرگ نیست که که بتواند همه چیز را نگه دارد . اما شانس بسیار زیادی وجود دارد که اقلام مورد استفاده تکراری بوده و در کش وجود داشته باشد .

صفحات جانبی

نظرسنجی

    لطفاً نظرات خود را درمورد وبلاگ با اینجانب در میان بگذارید.(iman.sariri@yahoo.com)نتایج تاکنون15000مفید و 125غیرمفید. با سپاس


  • آخرین پستها

آمار وبلاگ

  • کل بازدید :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :