حافظه های کامپیوتری

حافظه های کامپیوتری

51 صفحه در قالب word

انواع حافظه کامپیوتر

حافظه با هدف ذخیره سازی اطلاعات ( دائم ، موقت ) در کامپیوتر استفاده می گردد و دارای انواع متفاوتی است :

RAM

ROM

Cache

Dynamic RAM

Static RAM

Flash Memory

Virtual Memory

Video Memory

BIOS

استفاده از حافظه صرفا" محدود به کامپیوترهای شخصی نبوده و در دستگاههای متفاوتی نظیر : تلفن های سلولی، PDA ، رادیوهای اتومبیل ، VCR ، تلویزیون و ... نیز در ابعاد وسیعی استفاده می گردد .هر یک از دستگاه های فوق مدل های خاصی از حافظه را استفاده می نمایند.

مبانی اولیه حافظه

با اینکه می توان واژه " حافظه " را بر هر نوع وسیله ذخیره سازی الکترونیکی اطلاق کرد، ولی اغلب از واژه فوق برای مشخص نمودن حافظه های سریع با قابلیت ذخیره سازی موقت استفاده می شود. در صورتیکه پردازنده  مجبور باشد برای بازیابی اطلاعات مورد نیاز خود بصورت دائم از هارد دیسک استفاده نمائد، قطعا" سرعت عملیات پردازنده ( با آن سرعت بالا) کند خواهد گردید. زمانیکه اطلاعات مورد نیاز پردازنده در حافظه ذخیره گردند، سرعت عملیات پردازنده از بعد دستیابی به داده های مورد نیاز بیشتر خواهد گردید. از حافظه های متعددی به منظور نگهداری موقت اطلاعات استفاده می گردد.

همانگونه که در شکل فوق مشاهده می گردد ، محموعه متنوعی ازانواع حافظه ها  وجود دارد .  پردازنده با توجه به ساختار سلسله مراتبی فوق به آنها دستیابی پیدا خواهد کرد. زمانیکه در سطح حافظه های دائمی نظیر هارد و یا حافظه دستگاههائی نظیر صفحه کلید، اطلاعاتی موحود باشد که پردازنده قصد استفاده از آنان را داشته باشد ، می بایست اطلاعات فوق از طریق حافظه RAM در اختیار پردازنده قرار گیرند. در ادامه پردازنده اطلاعات و داده های مورد نیاز خود را  در حافظه Cache  و دستورالعمل های خاص عملیاتی خود را در  ریجسترها  ذخیره می نماید.

تمام عناصر سخت افزاری ( پردازنده، هارد دیسک ، حافظه و ...) و عناصر نرم افزاری ( سیستم عامل و...) بصورت یک گروه عملیاتی بکمک یکدیگر وظایف محوله را انجام می دهند . بدون شک در این گروه " حافظه " دارای جایگاهی خاص است . از زمانیکه کامپیوتر روشن  تا زمانیکه  خاموش می گردد ، پردازنده بصورت پیوسته و دائم از حافظه استفاده می نماید. بلافاصله پس از روشن نمودن کامپیوتر اطلاعات اولیه ( برنامه POST) از حافظه ROM   فعال شده و در ادامه  وضعیت حافظه از نظر سالم بودن بررسی می گردد ( عملیات سریع خواندن ، نوشتن ) .در مرحله بعد کامپیوتر BIOS را ازطریق ROM فعال خواهد کرد. BIOS اطلاعات اولیه و ضروری در رابطه با  دستگاههای ذخیره سازی،  وضعیت درایوی که می بایست فرآیند بوت از آنجا آغاز گردد، امنیت و ... را مشخص می نماید. در مرحله بعد سیستم عامل از  هارد  به درون حافظه RAM استفرار خواهد یافت . بخش های مهم و حیاتی سیستم عامل تا زمانیکه سیستم روشن است در حافظه ماندگار خواهند بود. در ادامه و زمانیکه یک برنامه توسط کاربر فعال می گردد، برنامه فوق در حافظه RAM مستقر خواهد شد. پس از استقرار یک برنامه در حافظه و آغاز سرویس دهی توسط برنامه مورد نظر در صورت ضرورت  فایل های مورد نیاز برنامه فوق، در حافظه مستفر خواهند شد.و در نهایت زمانیکه به حیات یک برنامه خاتمه داده می شود (Close) و یا یک فایل  ذخیره می گردد ، اطلاعات بر روی یک رسانه ذخیره سازی دائم ذخیره و نهایتا" حافظه از وجود برنامه و فایل های مرتبط ، پاکسازی ! می گردد. همانگونه که اشاره گردید در هر زمان که اطلاعاتی ، مورد نیاز پردازنده باشد، می بایست اطلاعات درخواستی  در حافظه RAM مستقر تا زمینه استفاده از آنان توسط پردازنده فراهم گردد. چرخه درخواست اطلاعات موجود درRAM توسط پردازنده  ، پردازش اطلاعات توسط پردازنده و نوشتن اطلاعات جدید در حافظه یک سیکل کاملا" پیوسته بوده و در اکثر کامپیوترها سیکل فوق  ممکن است در هر ثانیه میلیون ها مرتبه  تکرار گردد.

نیاز به سرعت دلیلی بر وجود حافظه های متنوع

چرا حافظه در کامپیوتر تا بدین میزان متنوع و متفاوت است ؟ در پاسخ می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

پردازنده های با سرعت بالا نیازمند دستیابی سریع و آسان به حجم بالائی از داده ها به منظور افزایش بهره وری و کارآئی  خود می باشند.. در صورتیکه پردازنده قادر به تامین و دستیابی به داده های مورد نیاز در زمان مورد نظر  نباشد، می بایست عملیات خود را متوقف و در انتظار تامین داده های مورد نیاز  باشد. پردازند ه های جدید وبا سرعت یک گیگا هرتز به حجم بالائی از داده ها ( میلیارد بایت در هر ثانیه ) نیاز خواهند داشت . پردازنده هائی با سرعت اشاره شده  گران قیمت بوده و قطعا" اتلاف زمان مفید آنان مطلوب و قابل قبول نخواهد بود. طراحان کامپیوتر به منظور حل مشکل فوق ایده " لایه بندی حافظه " را مطرح نموده اند. در این راستا از حافظه های گران قیمت با میزان  اندک استفاده و از حافظه های ارزان تر در حجم بیشتری استفاده بعمل می آید. ارزانترین  حافظه  متدواول ، هارد دیسک است . هارد دیسک یک رسانه ذخیره سازی ارزان قیمت با توان ذخیره سازی حجم بالائی از اطلاعات است . با توجه به ارزان بودن فضای ذخیره سازی اطلاعات بر روی هارد، اطلاعات مورد نظر بر روی آنها ذخیره  و با استفاده از روش های متفاوتی نظیر : حافظه مجازی می توان بسادگی و بسرعت بدون نگرانی از فضای فیزیکی حافظه RAM ، از آنها استفاده نمود. 

حافظه RAM سطح دستیابی بعدی در ساختار سلسله مراتبی حافظه است . اندازه بیت یک پردازنده نشاندهنده تعداد بایت هائی از حافظه است که در یک لحظه می توان به آنها دستیابی داشت. مثلا" یک پردازنده  شانزده بیتی ، قادر به پردازش دو بایت در هر لحظه است . مگاهرتز واحد سنجش سرعت پردازش  در پردازنده ها است  و معادل "میلیون در هر ثانیه" است . مثلا" یک کامپیوتر 32 بیتی  پنتیوم iii  با سرعت 800-MHz ، قادر به پردازش چهار بایت بصورت همزمان و 800 میلیون بار در ثانیه است . حافظه RAM  بتنهائی دارای سرعت مناسب برای همسنگ شدن با سرعت پردازنده نیست .  بهمین دلیل است که از حافظه های Cache استفاده می گردد. بدیهی است هر اندازه که سرعت حافظه RAM بالا باشد مطلوب تر خواهد بود.اغلب تراشه های مربوطه امروزه دارای سرعتی بین 50 تا 70 Nanoseconds می باشند. سرعت خواندن و یا نوشتن در حافظه  ارتباط مستقیم با نوع حافظه استفاده شده دارد .در این راستا ممکن است از حافظه های DRAM,SDRAM,RAMBUS استفاده گردد. سرعت RAM توسط پهنا و سرعت  Bus ، کنترل می گردد. پهنای  Bus ، تعداد بایتی که می تواند بطور همزمان برای پردازنده ارسال گردد را مشخص   و سرعت BUS به تعداد دفعاتی که می توان یک گروه از بیت ها را در هر ثانیه ارسال کرد اطلاق می گردد.  سیکل منظم حرکت  داده ها از حافظه بسمت پردازنده را Bus Cycle  می گویند مثلا" یک Bus با وضعیت : 100MHz و 32 بیت، بصورت تئوری قادر به ارسال چهار بایت  به پردازنده و  یکصد میلیون مرتبه در هر ثانیه است . در حالیکه یک BUS شانرده بیتی 66MHZ بصورت تئوری قادر به ارسال دو بایت و 66 میلیون مرتبه در هر ثانیه است . با توجه به مثال فوق مشاهده می گردد که با تغییر پهنای  BUS از شانزده به سی و دو و سرعت از 66MHz به 100MHz سرعت ارسال داده برای پردازنده سه برابر گردید.

ریجستر و Cache

با توجه به سرعت بسیار بالای پردازنده حتی در صورت استفاده از Bus عریض وسریع همچنان مدت زمانی طول خواهد کشید تا داده ها از حافظه RAM برای پردازنده ارسال گردند. Cache با این هدف  طراحی شده است که داده های مورد نیاز پردازنده را که احتمال استفاده از آنان  بیشتر است ، در دسترس تر  قرار دهد . عملیات فوق از طریق بکارگیری مقدار اندکی از حافظه   Cache  که Primary و یا Level 1 نامیده می شود صورت می پذیرد. ظرفیت حافظه های فوق بسیار اندک بوده و از دو کیلو بایت تا شصت و چهار کیلو بایت را، شامل می گردد.  نوع دوم Cache  که Secodray و یا level 2 نامیده می شود بر روی یک کارت حافظه و در مجاورت پردازنده قرار می گیرد. این نوع Cache دارای یک ارتباط مستقیم با پردازنده است. یک مدار کنترل کننده  اختصاصی بر روی برد اصلی که " کنترل کننده L2 " نامیده می شود مسئولیت عملیات مربوطه  را برعهده خواهد گرفت . با توجه به نوع پردازنده ، اندازه حافظه فوق متغیر بوده و دارای  دامنه ای بین 256Kb تا 2MB است. برخی از پردازنده های با کارائی بالا اخیرا" این نوع Cache را بعنوان جزئی جداناپذیر در کنار خود دارند. ( بخشی از تراشه  پردازنده ) در این نوع پردازنده ها با توجه به اینکه  Cache  بخشی از پردازنده محسوب می گردد، اندازه آن متغیر بوده و بعنوان یکی از مهمترین شاخص ها در کارائی پردازنده مطرح است.

چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود، ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل می‌باشد.
متن کامل با فرمت word را که قابل ویرایش و کپی کردن می باشد، می توانید در ادامه تهیه و دانلود نمائید.

تحقیق حافظه

فایل : word

قابل ویرایش و آماده چاپ

تعداد صفحه :99

حافظه

حافظه شامل آن دسته از فعالیتهایی است که بصورت حفظ، یادآوری، تشخیص و انجام آنچه در گذشته آموخته شده است ظاهر می گردد. بعضی حافظه را یکی از اشکال یادگیری می دانند. دسته ای آنرا نتیجه و دلیل یادگیری فرض می کنند. پاره ای از روانشناسان حافظه را فعالیتی می دانند که در عین ارتباط با یادگیری جدا از آن نیست.

به نظر این دسته فرد ابتدا باید چیزی را یاد بگیرد، آنگاه آنرا حفظ کند و در موقع معین بخاطر آورد و بالاخره تشخیص دهد که این امر را در گذشته آموخته است. حافظه از یادگیری جدا نیست و از جهتی عین یادگیری می باشد. خصوصیت عمده حافظه حفظ و نگهداری است. یادآوری، تشخیص و اجرا، آثار و نتایج حفظ می باشند. آنچه درباره یادگیری گفته می شود در مورد حفظ نیز قابل بحث می باشد روی این اصل نمی‌توان این دو جنبه از فعالیت ذهن را جدا از هم فرض نمود.

چنانچه در مورد یادگیری بیان نمودیم ثورندایک و پیروان او یادگیری را نتیجه ارتباطات عصبی می دانند و اصل تمرین و تکرار را پایه و اساس این جریان قرار می دهند.

بعضی از روانشناسان حفظ را نیز نتیجه برقراری ارتباطات عصبی فرض می کنند و تحقق آنرا نتیجه تمرین و تکرار می دانند. بنظر این عده یادگیری و حفظ یک جریان است. همانطور که دیدیم تمرین و تکرار شرط اساسی یادگیری نیست. ممکن است امری را یکمرتبه انجام داد یا مطالعه کرد و آنرا یاد گرفت و بدون تکرار و تمرین بعد از زمان طولانی آنرا بخاطر آورد و دوباره انجام داد. با اینکه در جریان حفظ و یادگیری دستگاه عصبی دخالت کامل دارند و وقتی پوشش مغزی دچار لطمه و آسیب شود عمل یادگیری و حفظ را م ختل میسازد معذلک نمیتوان تغییرات عصبی را پایه و اساس حفظ و یادگیری قرار داد.