6. Μνήμη RAM
Περιεχόμενα
|
|
|
6.2. Γενικά για τη Μνήμη
Τα συστήματα υπολογιστών χρειάζονται λογισμικό για να λειτουργήσουν. Το λογισμικό πρέπει να βρίσκεται/φορτώνεται στη μνήμη του υπολογιστή. Ένας τεχνικός πρέπει να:
- κατανοεί την ορολογία γύρω από τη μνήμη,
- να μπορεί να καθορίσει τη βέλτιστη ποσότητα μνήμης για ένα σύστημα,
- να γνωρίζει πώς να εγκαταστήσει τη μνήμη και
- να την ρυθμίσει με τον καλύτερο τρόπο για μέγιστη απόδοση,
- να γνωρίζει πώς να αντιμετωπίσει και να λύσει τυχόν προβλήματα μνήμης.
Οι δύο κύριοι τύποι μνήμης είναι η μνήμη τυχαίας προσπέλασης/RAM (Random Access Memory ) και η μνήμη μόνο για ανάγνωση/ROM (Read Only Memory), και η διαφορά μεταξύ τους φαίνεται στο Σχήμα 6.1 .
| RAM | ROM |
|---|---|
| Είναι μια μνήμη ανάγνωσης-εγγραφής. | Είναι μνήμη μόνο για ανάγνωση. |
| Χρησιμοποιείται για την προσωρινή αποθήκευση των δεδομένων που πρέπει να επεξεργαστούν επί του παρόντος από την CPU. | Αποθηκεύει τις απαιτούμενες οδηγίες για την εκκίνηση του υπολογιστή (BIOS/UEFI). |
| Είναι μια πτητική/volatile μνήμη. Τα δεδομένα αποθηκεύονται όσο υπάρχει τροφοδοσία ρεύματος. Μόλις απενεργοποιηθεί ο υπολογιστής, διαγράφονται όλα τα δεδομένα στη μνήμη RAM. | Είναι μια μη πτητική μνήμη. Τα δεδομένα μέσα στη ROM διατηρούνται ακόμα και αν το σύστημα είναι απενεργοποιημένο. |
| Τα δεδομένα στη RAM μπορούν να τροποποιηθούν. |
Τα δεδομένα στη ROM δεν μπορούν να τροποποιηθούν. (Σημείωση: όπως είδαμε στο κεφάλαιο 4.A.7. Αναβάθμιση Firmware / Flashing BIOS/UEFI μπορείτε να τροποποιήσετε τα περιεχόμενα σε ένα ROM chip, αλλά απαιτούνται συγκεκριμένες τεχνικές γνώσεις. Το "δεν τροποποιούνται" αναφέρεται στην καθημερινή χρήση του υπολογιστή από τον απλό χρήστη.) |
| Τα μεγέθη RAM κυμαίνονται από 64 MB έως 32 GB (αυξάνονται διαρκώς). | Η ROM είναι συγκριτικά μικρότερη από τη μνήμη RAM (4 ΜΒ - 8 ΜΒ). |
| Εγκαθίσταται ως πρόσθετο chip επί της motherboard και μπορεί να αλλάξει ως προς το πλήθος των chip και τη χωρητικότητα μνήμης του κάθε chip. | Είναι συγκολλημένο chip πάνω στη motherboard. |
| Η μνήμη RAM είναι μια μνήμη με υψηλό κόστος αγοράς, ειδικά όσο αυξάνει η χωρητικότητα. | Η ROM είναι συγκριτικά φθηνότερη από τη μνήμη RAM. |
| Οι τύποι μνήμης RAM είναι η στατική μνήμη RAM (SRAM) και η δυναμική μνήμη RAM (DRAM). | Οι τύποι ROM είναι PROM, EPROM, EEPROM. |
Σχήμα 6.1. RAM (αριστερά) vs ROM (δεξιά)
Σχήμα 6.1.1. Σύγκριση μεγέθους RAM & ROM
Είδη RAM
Η μνήμη RAM χωρίζεται σε δύο κύριους τύπους: τη δυναμική RAM/DRAM (dynamic RAM ) και τη στατική RAM/SRAM (static RAM). Η DRAM είναι λιγότερο ακριβή αλλά πιο αργή από τη SRAM. Με τη DRAM, τα 1s και 0s μέσα στο τσιπ πρέπει να ανανεωθούν. Με την πάροδο του χρόνου, το φορτίου, που αντιπροσωπεύει τις πληροφορίες μέσα σε ένα τσιπ DRAM, χάνεται λόγω της αποφόρτισης. Οι πληροφορίες, οι οποίες αποθηκεύονται σε 1s και 0s, ξαναγράφονται περιοδικά στο τσιπ μνήμης με
τη διαδικασία της ανανέωσης/refresh. Η ανανέωση πραγματοποιείται μέσα στη DRAM ενώ λαμβάνει χώρα και κάποια άλλη επεξεργασία. Η ανανέωση είναι ένας λόγος που τα τσιπ DRAM είναι πιο αργά από τα SRAM.
Η περισσότερη μνήμη σε μια μητρική πλακέτα είναι DRAM, αλλά μια μικρή ποσότητα SRAM υπάρχει μέσα στον επεξεργαστή, ακριβώς έξω από τον επεξεργαστή, ή μέσα στο περίβλημα του επεξεργαστή και μερικές φορές και στη μητρική πλακέτα. Η SRAM είναι επίσης γνωστή και την έχουμε ξανασυναντήσει στο κεφάλαιο 3 ως μνήμη cache (3.A.6. Μνήμη Cache). Η μνήμη cache περιέχει τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα δεδομένα, οπότε η CPU δεν ανατρέχει στα πιο αργά τσιπ DRAM για να λάβει τα δεδομένα. Για παράδειγμα, σε μητρική πλακέτα με ταχύτητα διαύλου 233 MHz, η πρόσβαση στη DRAM θα μπορούσε να διαρκέσει έως και 90 νανοδευτερόλεπτα. (Ένα νανοδευτερόλεπτο, με συντομογραφία ns, είναι το ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου.) Η πρόσβαση στις ίδιες πληροφορίες στην κρυφή μνήμη θα μπορούσε να διαρκέσει μόλις 23 νανοδευτερόλεπτα.
H cache μνήμη δεν μπορεί να αυξηθεί, σε αντίθεση με τη μνήμη RAM που θα δούμε παρακάτω, εκτός και αν αλλάξουμε όλη τη CPU με κάποια νεότερη με περισσότερη μνήμη cache.
Αναζήτηση Δεδομένων από τη CPU
Τα δεδομένα ή οι οδηγίες που χρειάζεται ο επεξεργαστής βρίσκονται συνήθως σε μία από τις τρεις θέσεις: cache, DRAM ή σκληρό δίσκο. Η προσωρινή μνήμη cache παρέχει την ταχύτερη πρόσβαση. Εάν οι πληροφορίες δεν βρίσκονται στην προσωρινή μνήμη, ο επεξεργαστής τις αναζητά στη DRAM. Εάν οι πληροφορίες δεν είναι στη DRAM, ανασύρονται από τον σκληρό δίσκο και τοποθετούνται στη DRAM ή στην προσωρινή μνήμη. Η πρόσβαση στον σκληρό δίσκο είναι η πιο αργή από τις τρεις. Σε έναν υπολογιστή, χρειάζεται περίπου ένα εκατομμύριο φορές περισσότερο χρόνο για να αποκτήσετε πρόσβαση σε πληροφορίες από τον σκληρό δίσκο από ό,τι χρειάζεται για πρόσβαση σε πληροφορίες σε DRAM ή cache.
| Η CPU δεν πρέπει ποτέ να περιμένει για να λάβει μια οδηγία. |
|---|
| Η χρήση προσωρινής μνήμης cache επιταχύνει απίστευτα την επεξεργασία στις εφαρμογές λογισμικού. |