Dispositivi di memoria
Un ricordo è proprio come un cervello umano. Viene utilizzato per memorizzare dati e istruzioni. La memoria del computer è lo spazio di archiviazione nel computer in cui i dati devono essere elaborati e le istruzioni necessarie per l'elaborazione sono archiviate.
La memoria è divisa in un gran numero di piccole parti. Ogni parte è chiamata cella. Ogni posizione o cella ha un indirizzo univoco che varia da zero alla dimensione della memoria meno uno.
Ad esempio, se il computer ha 64k parole, questa unità di memoria ha 64 * 1024 = 65536 posizioni di memoria. L'indirizzo di queste posizioni varia da 0 a 65535.
La memoria è principalmente di due tipi
Internal Memory - memoria cache e memoria primaria / principale
External Memory - disco magnetico / disco ottico ecc.
Le caratteristiche della Gerarchia della Memoria seguono quando andiamo dall'alto verso il basso.
- La capacità in termini di stoccaggio aumenta.
- Il costo per bit di archiviazione diminuisce.
- La frequenza di accesso alla memoria da parte della CPU diminuisce.
- Il tempo di accesso da parte della CPU aumenta.
RAM
Una RAM costituisce la memoria interna della CPU per la memorizzazione di dati, programma e risultato del programma. È memoria di lettura / scrittura. Si chiama memoria ad accesso casuale (RAM).
Poiché il tempo di accesso nella RAM è indipendente dall'indirizzo della parola, ogni posizione di archiviazione all'interno della memoria è facile da raggiungere come un'altra posizione e richiede lo stesso tempo. Possiamo raggiungere la memoria in modo casuale ed estremamente veloce, ma può anche essere piuttosto costoso.
La RAM è volatile, ovvero i dati in essa memorizzati vengono persi quando spegniamo il computer o in caso di interruzione di corrente. Quindi, un sistema di continuità di backup (UPS) viene spesso utilizzato con i computer. La RAM è piccola, sia in termini di dimensioni fisiche che in termini di quantità di dati che può contenere.
La RAM è di due tipi
- RAM statica (SRAM)
- RAM dinamica (DRAM)
RAM statica (SRAM)
La parola staticindica che la memoria conserva il suo contenuto fintanto che l'alimentazione rimane applicata. Tuttavia, i dati vengono persi quando l'alimentazione si interrompe a causa della natura volatile. I chip SRAM utilizzano una matrice di 6 transistor e nessun condensatore. I transistor non richiedono alimentazione per evitare perdite, quindi non è necessario aggiornare la SRAM su base regolare.
A causa dello spazio extra nella matrice, SRAM utilizza più chip della DRAM per la stessa quantità di spazio di archiviazione, aumentando così i costi di produzione.
La RAM statica viene utilizzata poiché la memoria cache deve essere molto veloce e piccola.
RAM dinamica (DRAM)
La DRAM, a differenza della SRAM, deve essere continua refreshedin modo che mantenga i dati. Questo viene fatto posizionando la memoria su un circuito di aggiornamento che riscrive i dati diverse centinaia di volte al secondo. La DRAM viene utilizzata per la maggior parte della memoria di sistema perché è economica e piccola. Tutte le DRAM sono costituite da celle di memoria. Queste celle sono composte da un condensatore e un transistor.
rom
ROM sta per Read Only Memory. La memoria dalla quale possiamo solo leggere ma non scrivere su di essa. Questo tipo di memoria non è volatile. Le informazioni vengono memorizzate permanentemente in tali memorie durante la produzione.
Una ROM, memorizza le istruzioni necessarie per avviare il computer quando l'elettricità viene accesa per la prima volta, questa operazione viene definita bootstrap. I chip ROM non vengono utilizzati solo nel computer ma anche in altri oggetti elettronici come lavatrice e forno a microonde.
Di seguito sono riportati i vari tipi di ROM:
MROM (ROM mascherata)
Le primissime ROM erano dispositivi cablati che contenevano un set pre-programmato di dati o istruzioni. Questi tipi di ROM sono noti come ROM mascherate. È una ROM poco costosa.
PROM (memoria di sola lettura programmabile)
PROM è una memoria di sola lettura che può essere modificata solo una volta da un utente. L'utente acquista una PROM vuota e inserisce i contenuti desiderati utilizzando un programmatore PROM. All'interno del chip PROM ci sono piccoli fusibili che vengono bruciati durante la programmazione. Può essere programmato una sola volta e non è cancellabile.
EPROM (memoria di sola lettura cancellabile e programmabile)
La EPROM può essere cancellata esponendola alla luce ultravioletta per una durata massima di 40 minuti. Di solito, una gomma EPROM svolge questa funzione. Durante la programmazione una carica elettrica viene intrappolata in una regione di gate isolata. La carica viene trattenuta per più di dieci anni perché la carica non ha percorso di dispersione. Per cancellare questa carica, la luce ultravioletta viene fatta passare attraverso una finestra di cristallo di quarzo (coperchio). Questa esposizione alla luce ultravioletta dissipa la carica. Durante il normale utilizzo il coperchio in quarzo è sigillato con un adesivo.
EEPROM (memoria di sola lettura cancellabile elettricamente e programmabile)
La EEPROM viene programmata e cancellata elettricamente. Può essere cancellato e riprogrammato circa diecimila volte. Sia la cancellazione che la programmazione richiedono da 4 a 10 ms (millisecondi). In EEPROM, qualsiasi posizione può essere cancellata e programmata selettivamente. Le EEPROM possono essere cancellate un byte alla volta, invece di cancellare l'intero chip. Quindi, il processo di riprogrammazione è flessibile ma lento.
Memoria ad accesso seriale
Accesso sequenziale significa che il sistema deve cercare il dispositivo di memorizzazione dall'inizio dell'indirizzo di memoria fino a quando non trova la parte di dati richiesta. Il dispositivo di memoria che supporta tale accesso è chiamato memoria ad accesso sequenziale o memoria ad accesso seriale. Il nastro magnetico è un esempio di memoria ad accesso seriale.
Memoria ad accesso diretto
Memoria ad accesso diretto o memoria ad accesso casuale, si riferisce a condizioni in cui un sistema può andare direttamente alle informazioni che l'utente desidera. Il dispositivo di memoria che supporta tale accesso è chiamato memoria ad accesso diretto. I dischi magnetici, i dischi ottici sono esempi di memoria ad accesso diretto.
Memoria cache
La memoria cache è una memoria a semiconduttore ad altissima velocità che può accelerare la CPU. Funge da buffer tra la CPU e la memoria principale. Viene utilizzato per contenere quelle parti di dati e programmi che sono più frequentemente utilizzate dalla CPU. Le parti di dati e programmi, vengono trasferite dal disco alla memoria cache dal sistema operativo, da cui la CPU può accedervi.
Vantaggi
- La memoria cache è più veloce della memoria principale.
- Consuma meno tempo di accesso rispetto alla memoria principale.
- Memorizza il programma che può essere eseguito in un breve periodo di tempo.
- Memorizza i dati per un utilizzo temporaneo.
Svantaggi
- La memoria cache ha una capacità limitata.
- È molto costoso.
La memoria virtuale è una tecnica che consente l'esecuzione di processi che non sono completamente disponibili in memoria. Il principale vantaggio visibile di questo schema è che i programmi possono essere più grandi della memoria fisica. La memoria virtuale è la separazione della memoria logica dell'utente dalla memoria fisica.
Questa separazione consente di fornire ai programmatori una memoria virtuale estremamente grande quando è disponibile solo una memoria fisica più piccola. Di seguito sono riportate le situazioni in cui non è necessario caricare completamente il programma nella memoria principale.
Le routine di gestione degli errori scritti dall'utente vengono utilizzate solo quando si è verificato un errore nei dati o nel calcolo.
Alcune opzioni e funzionalità di un programma possono essere utilizzate raramente.
A molte tabelle viene assegnata una quantità fissa di spazio degli indirizzi anche se viene effettivamente utilizzata solo una piccola quantità della tabella.
La capacità di eseguire un programma che è solo parzialmente in memoria contrasterebbe molti vantaggi.
Sarebbe necessario un numero inferiore di I / O per caricare o scambiare ogni programma utente in memoria.
Un programma non sarebbe più vincolato dalla quantità di memoria fisica disponibile.
Ogni programma utente potrebbe richiedere meno memoria fisica, più programmi potrebbero essere eseguiti contemporaneamente, con un corrispondente aumento dell'utilizzo della CPU e del throughput.
Memoria ausiliaria
La memoria ausiliaria ha dimensioni molto maggiori della memoria principale ma è più lenta. Normalmente memorizza programmi di sistema, istruzioni e file di dati. È anche noto come memoria secondaria. Può anche essere utilizzato come overflow / memoria virtuale nel caso in cui la capacità della memoria principale sia stata superata. Le memorie secondarie non sono accessibili direttamente da un processore. Prima i dati / le informazioni della memoria ausiliaria vengono trasferiti alla memoria principale e quindi tali informazioni possono essere consultate dalla CPU. Le caratteristiche della memoria ausiliaria sono le seguenti:
Non-volatile memory - I dati non vengono persi quando l'alimentazione viene interrotta.
Reusable - I dati rimangono permanentemente nella memoria secondaria fino a quando non vengono sovrascritti o eliminati dall'utente.
Reliable - I dati nell'archivio secondario sono al sicuro a causa dell'elevata stabilità fisica del dispositivo di archiviazione secondario.
Convenience - Con l'aiuto di un software per computer, le persone autorizzate possono individuare e accedere rapidamente ai dati.
Capacity - L'archiviazione secondaria può archiviare grandi volumi di dati in set di più dischi.
Cost - È molto meno costoso memorizzare i dati su un nastro o un disco rispetto alla memoria primaria.