حافظه اصلی

حافظه اصلی

اولین اشکال حافظه اصلی رایانه خطوط تأخیر جیوه بود ، این لوله ها لوله های جیوه بودند که داده ها را به صورت امواج مافوق صوت ذخیره می کردند و لوله های پرتوی کاتدی که داده ها را به عنوان شارژ روی صفحه لوله ها ذخیره می کردند. طبل مغناطیسی که حدود سال 1948 اختراع شد ، از یک پوشش اکسید آهن بر روی یک درام چرخان استفاده می کرد تا داده ها و برنامه ها را به عنوان الگوهای مغناطیسی ذخیره کند.

در یک رایانه باینری ، هر دستگاه قابل پذیرش (چیزی که می تواند در هر دو حالت قرار گیرد) می تواند دو مقدار بیتی احتمالی 0 و 1 را نشان دهد و بنابراین می تواند به عنوان حافظه کامپیوتر عمل کند. حافظه هسته مغناطیسی ، اولین دستگاه RAM نسبتاً ارزان ، در سال 1952 ظاهر شد. این دستگاه از آهن ربا های ریز فریت به شکل دونات تشکیل شده بود که در نقاط تلاقی شبکه دو بعدی سیم قرار دارد. این سیم ها جریاناتی را برای تغییر جهت مغناطیس هر هسته حمل می کنند ، در حالی که سیم سوم که از طریق دونات رد می شود ، جهت مغناطیسی آن را تشخیص می دهد.

اولین تراشه حافظه مدار مجتمع (IC) در سال 1971 ظاهر شد. حافظه IC کمی در ترکیب ترانزیستور و خازن ذخیره می شود. خازن یک شارژ را برای نشان دادن 1 و هیچ شارژ برای 0 نگه می دارد. ترانزیستور آن را بین این دو حالت قرار می دهد. از آنجا که شارژ خازن به تدریج خراب می شود ، حافظه IC RAM پویا (DRAM) است که باید مقادیر ذخیره شده خود را به صورت دوره ای تازه کنید (هر 20 میلی ثانیه یا همین حدود). RAM استاتیک (SRAM) نیز وجود دارد که نیازی به تازه سازی نیست. SRAM گرچه سریعتر از DRAM است ، از ترانزیستور بیشتری استفاده می کند و بنابراین هزینه بیشتری دارد. در درجه اول برای رجیسترهای داخلی CPU و حافظه نهان استفاده می شود.

علاوه بر حافظه اصلی ، رایانه ها به طور کلی دارای حافظه ویدئویی ویژه (VRAM) برای نگهداری تصاویر گرافیکی به نام bitmaps برای نمایش رایانه هستند. این حافظه اغلب دو پورت است - همزمان با خواندن و نمایش داده های فعلی ، می توان یک تصویر جدید در آن ذخیره کرد.

تعیین آدرس در تراشه حافظه زمان بر است و از آنجا که سرعت حافظه از پردازنده کندتر است ، یک مزیت برای حافظه وجود دارد که می تواند یک سری کلمات را با تعیین اولین آدرس به سرعت منتقل کند. یکی از این طرح ها با نام DRAM همزمان (SDRAM) شناخته می شود که تا سال 2001 مورد استفاده گسترده قرار گرفت.

با این وجود ، انتقال داده از طریق "گذرگاه" - مجموعه ای از سیم ها که پردازنده را به حافظه و دستگاه های جانبی متصل می کنند - یک گلوگاه است. به همین دلیل ، تراشه های CPU اکنون حاوی حافظه پنهان هستند - مقدار کمی SRAM سریع. حافظه پنهان کپی داده ها را از بلوک های حافظه اصلی نگه می دارد. حافظه پنهان به خوبی طراحی شده اجازه می دهد تا 85-90 درصد از منابع حافظه در برنامه های معمولی از آن انجام شود ، و سرعت دسترسی چندین برابر در دسترسی به داده ها را فراهم می کند.

زمان بین دو حافظه خواندن یا نوشتن (زمان چرخه) حدود 17 میکروثانیه (میلیونیمم ثانیه) برای حافظه اولیه هسته و حدود 1 میکرو ثانیه برای هسته در اوایل دهه 1970 بود. اولین DRAM زمان چرخه تقریباً نیمی از میکرو ثانیه یا 500 نانو ثانیه (میلیاردیم ثانیه) داشت و امروز 20 نانو ثانیه یا کمتر است. اندازه گیری به همان اندازه مهم هزینه هر بیت حافظه است. اولین DRAM 128 بایت (1 بایت = 8 بیت) ذخیره کرد و حدود 10 دلار یا هر مگابایت 80000 دلار (میلیون ها بایت) هزینه داشت. در سال 2001 می توان DRAM را با کمتر از 0.25 دلار برای هر مگابایت خریداری کرد. این کاهش چشمگیر در هزینه ها باعث ایجاد رابط های گرافیکی کاربر (GUI) ، فونت های نمایشی که پردازنده های کلمه از آن استفاده می کنند و دستکاری و تجسم انبوه داده ها توسط رایانه های علمی می شود.