آشنایی با انواع حافظه های کامپیوتر

منظور از ساختار فايلها سازماندهي داده ها روي دستگاههاي ذخيره سازي ثانويه است . بعبارت ديگر اين درس به نحوه ذخيره داده در فايلها و عمليات لازم براي دستيابي به داده ها روي حافظه هاي جانبي ميپردازد . بهينه كردن طراحي ساختار فايلها باعث ميشود تا برنامه ه اشنايي با نحوه ذخيره كردن اطلاعات است كه لازمه آن نيز آشنايي با انواع حافظه ها و هر آن چيزا صدها بار سريعتر اجرا گردند . لازمه مديريت فايلها و آشنايي با ساختار آنهاي كه بتوان اطلاعات را در آن ذخيره كرد و از انها اطلاعات وارد شده را دوباره خواند . امروزه اغلب براي ذخيره وبازيابي از حافظه ديسك استفاده ميگردد و مشكل اصلي در طراحي ساختار فايل زمان نسبتا زيادي است كه براي بازيابي اطلاعات از ديسك لازم ميباشد . مهمترين فاكتور در طراحي ساختار فايلها به حداقل رساندن تعداد دستيابي به ديسك و بحداكثر رساندن احتمال وجود اطلاعات مورد نياز در حافظه اصلي است . همانطور كه قبلا نيز گفته شد بديهيست براي بررسي انواع ساختار فايلها لازم است كه شناخت كافي از حافظه هاي مورد استفاده براي فايلها را داشته باشيم .
تعريف عام حافظه :
هر دستگاهي كه قادر به نگهداري اطلاعات باشد وبتوان اطلاعات را در آن ذخيره كرد به نحوي كه استفاده كننده از آن بتواند در هر لحظه كه لازم باشد به اطلاعات مورد نيازش دسترسيaccess داشته باشد .
خصوصيات مشترك انواع حافظه :
الف ) نوشتن و خواندن : هر حافظه اي قابليت دارد كه بتوان بر ان نوشت ( درج اطلاعات) و يا از ان خواند ( واكشي اطلاعاتfetch) مثلا در RAM و ديسك سخت هم ميتوان نوشت هم خواند . اما در حافظه اي مانند ROM و CD-ROM فقط ميتوان اطلاعات را خواند .
ب ) نشاني پذيري : هر حافظه اي مجهز است به يك مكانيسم نشاني پذيري .
ج) قابليت دستيابي(آدرس دهي) : هر حافظه اي از طريق مكانيسم نشاني دهي مورد دستيابي قرار ميگيرد . هر حافظه اي داراي يك شيوه آدرس دهي ميباشد كه به كمك ان خانه هايش قابل دستيابي ميگردد مثلا حافظه RAM آرايه اي از بايتهاست كه هر كدام يك آدرس (عدد يكتا) دارند . يا هارد ديسك به صورت سه جفت عدد (شماره هد / شماره سيلندر / شماره سكتور) آدرس دهي ميشود .
د) ظرفيت : هر حافظه اي داراي ظرفيتي است كه به بيت يا بايت بيان ميشود يا به اضعافي از بايت .
ه) زمان دستيابي : ‌مدت زمانيستكه براي خواندن و نوشتن به كار ميرود . از لحظه اي كه دستور خواندن و نوشتن داده ميشود تا هنگامي كه حافظه مورد دستيابي قرار ميگيرد را زمان دستيابي گويند . مثلا زمان دستيابي حافظه هاي RAM در حدود 120 نانوثانيه است و زمان دستيابي ديسك حدود 30 ميلي ثانيه است . يعنيRAM حدود 250 برابر سريعتر از ديسك است .
و) نرخ انتقال يا سرعت انتقال rate : كميتي از اطلاعات كه در واحد زمان از حافظه قابل انتقال است واحد ان بايت در ثانيه يا اضعافي از ان است .
در زير ليستي از حافظه ها براساس كاهش سرعت و افزايش ظرفيت را ميبينيد :
1. ثبات 2. حافظه نهانcache كش 3. حافظه اصلي 4. حافظه Flash فلاش 5. ديسك مغناطيسي 6. ديسك نوري 7. نوار مغناطيسي .
ز) فرار و غير فرار يا مانا و نامانا : حافظه هايي كه با رفتن برق اطلاعات انها از بين ميرود حافظه هاي فرار volatile و آنهايي كه با رفتن برق داده هاي خود را حفظ ميكنند غيرفرار non volatile ميگويند . حافظه هاي اصلي اغلب فرار و حافظه هاي جانبي غير فرار هستند .
دلايل به كارگيري انواع مختلف حافظه :
الف) حافظه هاي درون ماشين هنوز داراي ظرفيتهاي محدود هستند.
ب) تنها ان اطلاعاتي كه موردنياز برنامه در حين اجراهستند لازم است در حافظه ماشين مقيم شوند .
ج) رسانه هاي ذخيره سازي سريع غالبا گران هستند .
د) معمولا برنامه ها به حافظه بيشتري از انچه كه واقعا سيستم ميتواند در محيط درون ماشين تامين كند احتياج دارد .
ه)حجم اطلاعات بشر پيوسته در حال افزايش است .
داشتن يك سلسله مراتب بهينه يكي از عوامل موثر در افزايش كارايي سيستمهاي ذخيره سازي است . براي طراحي يك سيستم ذخيره سازي از الگوريتمهايي مبتني بر انكه : چه اطلاعاتي چه مدتي و به چه منظوري درچه سطحي از سلسه مراتب امد و شد داشته باشد .
حافظه به دو دسته تقسيم ميشود :
حافظه اوليه : اصلي – درون ماشيني : كه پردازند جهت اجراي برنامه مستقيما با ان سروكار دارند .
حافظه ثانويه : جانبي – برون ماشيني : كه جهت ضبط اطلاعات و فايلها به كار ميرود .
ميتوان گفت يك سيستم كامپيوتري از دو بخش برون ماشيني و درون ماشيني تشكيل شده است .
1. ذخيره وبازيابي اطلاعات
Information Storage And Retieval 1. 2. 2. ساختار فايلها File Structures منظور از محيط درون ماشيني : پردازنده حافظه اصلي و عناصر داخلي كامپيوتر است .
منظور از محيط برون ماشيني : تجهيزات جانبي آن مثل هارد ديسك پرينتر و غيره ميباشد .
انواع حافظه هاي برون ماشيني :
كارت منگنه شدني
نوار منگنه شدني
انواع نوار مغناطيسي
انواع ديسكهاي مغناطيسي
طبله Drum
ديسكهاي نوري
ديسكهاي نوري مغناطيسي
انواع حافظه هاي جانبي از لحاظ تكنولوژي ساخت به چهار دسته زير تقسيم ميشوند :
4. تكنولوژي مغناطيسي نوري : ديسكهاي MD : Magnetic Optic 1. تكنولوژي الكترومكانيكي : كارت و نوارمنگنه 2. تكنولوژي الكترومغناطيسي : نوار مغناطيسي ديسك طبله Drum 3. تكنولوژي الكترواپتيك : ديسك نوري CD
نگاشت کردن کش
اینم یه خلاصه ای از انواع روش های نگاشت کردن کش : برای نگاشت کش ۳ روش مختلف وجو دارد :
نگاشت مستقیم
نگاشت کامل پیوندی
نگاشت n راه پوندی
۱ -نگاشت مستقیم:
ساده ترین روش راه برای اختصاص دادن (تقسیم کردن) کش برای حافظه سیستم برای اینکه چند خط کش در حافظه وجود دارد و برای ریز کردن حاضه اصلی به همان تعداد تکه ولی در ابعداد بزرگتر.در این روش هر قطعه بزرگ در کش یک از بلوک از کش را ذخیره می کند
۲ - نگاشت کامل پیوندی:
در عوض روش سختی که برای اختصاص دادن فضای برای هر قطعه کش و رم وجود دارد روشی به نام دسترسی پیوندی وجود دارد که هر خط اطلاعات قابلیت ذخیره شدن در رم را دارد!
۳ - نگاشت n راه پوندی:
در این روش n مقادیر 2 ، 4 ، 8 و ... می باشد.این روش روشی بین روش مستقیم و روش کامل پیوندی است.در این روش کش به قسمت هایی تقسیم میشود و هر قسمت به n خط کش.سپس هر آدرس رم برای یک قسمت نام گذاری می شود و می تواند در بقیه قسمت های تقسیم شده نیز قرار بگیرد.به عبارت دیگر در این روش هر بخش وابسته به نام و آدرس رم است.در این نوع طراحی n مکان برای قرار گرفتن آدرس قطعه های رم که در کش قرار گرفته اند وجود دارد.این نام (n راه پیوندی) برای این است که n بار برای تعداد زیادی از خانه های رم برای انجام محاسبات و هر بخش n خط است.

 

منبع : تبیان