หน่วยความจำภายใน

หน่วยความจำภายใน

(Primary Storage Section // Memory)

           หน่วยความจำของคอมพิวเตอร์จะใช้ในการเก็บคำสั่งและข้อมูลขณะที่มีการประมวลผล ภายในระบบคอมพิวเตอร์จะมีหน่วยความจำอยู่ 2 ประเภท คือ

           - ภายใน (Internal)

           - ภายนอก (External)

            หน่วยความจำภายในนั้นเราไม่ได้หมายถึงหน่วยความจำหลัก (Main memory)  เท่านั้น  

แต่ยังจะหมายถึงหน่วยความจำที่อยู่ภายในซีพียู  (Local memory)   นอกจากนี้ภายใน CPU  ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ CPU นั้นก็ต้องการที่จะมีหน่วยความจำเป็นของตัวเองด้วย  ส่วนหน่วยความจำภายนอกนั้นเราจะหมายถึงอุปกรณ์เก็บข้อมูลอื่น ๆ ที่มักเรียกว่าเป็น peripheral storage devices

 เช่น ดิสก์ เทป ซึ่งติดต่อกับ CPU ด้วย  I/O Controller

             คุณลักษณะอย่างหนึ่งของหน่วยความจำก็คือ ความจุ (Capacity) ซึ่งจะพูดกันในหน่วยของไบต์  (1 ไบต์ = 8 บิต)  หรือคำ (word)  ปกติแล้วคำจะมีความยาวขนาด 8, 16 หรือ 32 บิต  ข้อมูลทุกประเภทสุดท้ายจะถูกแปลงเป็นบิต 0 หรือ 1 ซึ่งอยู่ในรูปของเลขฐานสองเพื่อเก็บไว้ในหน่วยความจำ เมื่อต้องการใช้ก็จะมีการแปลงจากเลขฐานสองนั้นให้อยู่ในรูปแบบที่ต้องการ

                 แนวคิดอีกอย่างที่เกี่ยวข้องกันคือ จำนวนหน่วยที่จะโอนย้ายได้ (Unit of Transfer) สำหรับหน่วยความจำภายในนั้น unit of transfer จะเท่ากับจำนวนdata lines ที่เข้า-ออก หน่วยความจำ ซึ่งมันมักจะเท่ากับความยาวของคำ (แต่บางครั้งก็อาจจะไม่เท่าก็ได้)

หลักการทำงานของหน่วยความจำภายใน

           วิธีการในการเข้าถึงหน่วยความจำ

 เราอาจแบ่งได้เป็น 4 แบบตามชนิดของหน่วยความจำ คือ

ž        - Sequential Access   เช่น การเข้าถึงเทป

ž        - Direct Access เช่น การเข้าถึงดิสก์

ž        - Random Access เช่นการเข้าถึงหน่วยความจำหลัก

ž        - Associative เช่น การเข้าถึงหน่วยความจำแคช

           ประสิทธิภาพของหน่วยความจำ

   จะพิจารณาถึงตัวแปร 3 ตัวนี้คือ

1. Access Time : หมายถึงเวลาที่ใช้ไปในการทำการอ่านหรือเขียนข้อมูล (เวลาที่จะนำข้อมูลไปไว้ยังตำแหน่งของหน่วยความจำที่ระบุไว้ หรือเวลาที่นำข้อมูลออกจากหน่วยความจำจากตำแหน่งที่ระบุไว้)

2. Memory Cycle Time : เป็นแนวคิดที่พัฒนามาใช้กับ RAM ซึ่งประกอบด้วย เวลาในการเข้าถึงข้อมูล (access time) บวกกับเวลาก่อนที่การเข้าถึงครั้งต่อไปจะเริ่มขึ้น

3.Transfer Rate : เป็นอัตราส่วนที่ข้อมูลสามารถจะถูกเคลื่อนย้ายเข้าหรือออกจากหน่วยความจำได้ใน 1 หน่วยเวลา

หน่วยความจำหลัก

หน่วยความจำชนิดรอม (ROM : Read Only Memory)

                  เป็นหน่วยความจำชนิดที่จะเก็บข้อมูลหรือโปรแกรมไว้อย่างถาวรไม่สามารถเปลี่ยนแปลงอะไรได้ไม่ว่าจะต้องการหรือไม่ สิ่งที่เก็บไว้จะประกอบด้วยข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการเริ่มสตาร์ทเครื่องคอมพิวเตอร์ และใช้เก็บโปรแกรม  BIOS หรือโปรแกรมของคอมพิวเตอร์ที่ฝังอยู่ในฮาร์ดแวร์ของเครื่องที่ทำหน้าที่ตรวจสอบฮาร์ดแวร์และอุปกรณ์ต่าง ๆ ของคอมพิวเตอร์ 

ชนิดของรอม

            -Manual ROM )

              ข้อมูลทั้งหมดที่อยู่ใน ROM จะถูกโปรแกรม โดยผู้ผลิต (โปรแกรม มาจากโรงงาน) เราจะใช้ ROM ชนิดนี้ เมื่อข้อมูลนั้น ไม่มีการเปลี่ยนแปลง และมีความต้องการใช้งาน เป็นจำนวนมาก ผู้ใช้ไม่สามารถ เปลี่ยนแปลงข้อมูลภายใน ROM ได้

  โดย ROM จะมีการใช้ technology ที่แตกต่างกันตัวอย่างเช่น BIPOLAR, CMOS, NMOS, PMOS

   -PROM (Programmable ROM)

PROM (PROGRAMMABLE READ-ONLY MEMORY)

ข้อมูลที่ต้องการโปรแกรมจะถูกโปรแกรมโดยผู้ใช้เอง โดยป้อนพัลส์แรงดันสูง

ทำให้ METAL STRIPS หรือ POLYCRYSTALINE SILICON ที่อยู่ในตัว IC ขาดออกจากกัน ทำให้เกิดเป็นลอจิก “1” หรือ “0” ตามตำแหน่ง ที่กำหนดในหน่วยความจำนั้นๆ เมื่อ PROM ถูกโปรแกรมแล้ว ข้อมูลภายใน จะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้อีก

    -EPROM (Erasable Programmable ROM)

EPROM (ERASABLE PROGRAMMABLE READ-ONLY MEMORY)

 ข้อมูลจะถูกโปรแกรม โดยผู้ใช้โดยการให้สัญญาณ ที่มีแรงดันสูง ผ่านเข้าไปในตัว EPROM ซึ่งเป็นวิธีเดียวกับที่ใช้ใน PROM แต่ข้อมูลที่อยู่ใน EPROM เปลี่ยนแปลงได้ โดยการลบข้อมูลเดิมที่อยู่ใน EPROM ออกก่อน แล้วค่อยโปรแกรมเข้าไปใหม่ การลบข้อมูลนี้ทำได้ด้วย การฉายแสง อุลตร้าไวโอเลตเข้าไปในตัว IC โดยผ่าน ทางกระจกใส ที่อยู่บนตัว IC เมื่อฉายแสง

              หน่วยความจำชนิดแรม (RAM : Random Access Memory)

ž           เป็นหน่วยความจำชนิดที่เก็บข้อมูลเอาไว้เพื่อให้โปรแกรมสามารถนำมาใช้งานได้ในทันทีที่ต้องการ ทั้งในส่วนของคำสั่งของโปรแกรมและข้อมูลที่ป้อนเข้าไป เป็นส่วนที่จะมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาระหว่างที่กำลังทำงานกับโปรแกรมอยู่ จะเป็นการเก็บไว้เพียงชั่วคราว และจะหายไปเมื่อปิดเครื่องหรือไฟฟ้าดับ นั่นคือแรมจะต้องมีไฟฟ้าคอยเลี้ยงตลอดเวลา โดยปกติทั่วไปหากบอกว่าคอมพิวเตอร์เครื่องนี้มี Memory 32 MB จะหมายถึงเครื่องคอมพิวเตอร์นั้นมี RAM 32 MB    แรมเป็นทรัพยากรที่มีค่ามากของคอมพิวเตอร์ และดูเหมือนว่าเครื่องมีแรมเท่าไรก็มักจะไม่พอต่อความต้องการ (ทั้งของเราและของโปรแกรม application)

โดยที่เนื้อที่ของหน่วยความจำหลักแบบแรมนี้ถูกแบ่งออกเป็น 4 ส่วน คือ

   1. Input Storage Area  เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลนำเข้าที่ได้รับมาจากหน่วยรับข้อมูลเข้าโดย ข้อมูลนี้จะถูกนำไปใช้ในการประมวลผลต่อไป

     2. Working Storage Area  เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลที่อยู่ในระหว่างการประมวลผล

     3. Output Storage Area  เป็นส่วนที่เก็บผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผล ตามความต้องการของผู้ใช้ เพื่อรอที่จะถูกส่งไปแสดงออก ยังหน่วยแสดงผลอื่นที่ผู้ใช้ต้องการ

     4. Program Storage Area เป็นส่วนที่ใช้เก็บชุดคำสั่ง หรือโปรแกรมที่ผู้ใช้ต้องการจะส่งเข้ามา เพื่อใช้คอมพิวเตอร์ปฏิบัติตามคำสั่ง ชุดดังกล่าว หน่วยควบคุมจะทำหน้าที่ดึงคำสั่งจากส่วน 

ชนิดของแรมตามรูปร่าง

 - DIP RAM (Dual In-Line Package RAM)  เป็นแรมยุคแรก มีลักษณะสีดำ มีขายื่นออกมาสองแถวคล้ายตะขาบ ยึดติดบน

- SIMM RAM (Single In-Line Memory Module RAM)  จะมีทั้งแบบ 30 พิน และ 72 พิน ข้อแตกต่างคือ SIMM 30  พินจะมี 9 บิตบนตัวแรม ส่วน SIMM 72  พิน จะมี 36 บิต และ  SIMM 30  พินจะมีขนาดเล็กกว่า 72 พิน

ชนิดของแรมตามเทคโนโลยี

ความเร็วของตัวประมวลผลที่เพิ่มขึ้นย่อมต้องการส่วนประกอบต่าง ๆ

ของระบบที่เร็วขึ้นเช่นกัน ตั้งแต่อดีตจนถึงปัจจุบันบัสของหน่วยความจำจะทำงานช้ากว่าตัวประมวลผล จึงมีการพัฒนาเทคโนโลยีหน่วยความจำแบบต่าง ๆ ดังนี้

-  DRAM (Dynamic RAM)  เป็นมาตรฐานของ Main Memory

มีชื่อเรียกอีกอย่างหนึ่งว่า Fast Page Mode DRAMนอกจากต้องมีไฟฟ้าเลี้ยงตลอดเวลาแล้ว แรมชนิดนี้จะต้องทำการ Recharge อยู่เสมอ คือจะคอยป้อนไฟเลี้ยงให้กับตัวเก็บประจุที่มีค่าเป็น “1” เป็นระยะ   DRAM จะเก็บแต่ละค่าของบิตลงในหน่วยความจำ (Memory Cell)

-      SRAM (Static RAM) รูปแบบพื้นฐานของ SRAM คือ การใช้โครงสร้างแบบ Asynchronous ค่าของบิตที่เก็บในเซลหน่วยความจำจะถูกแทนด้วยสถานะของการ Flip-Flop  แทนการเป็นประจุใน Capacitor  การ  Flip-Flop เป็นการเรียงตัวของทรานซิสเตอร์และรูปแบบของสวิตช์อิเล็กโทรนิกส์ของรีจิสเตอร์

ROM คืออะไร

        ROM คือ หน่วยความจำหลักชนิดอ่านได้อย่างเดียว นิยมใช้ในคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์อิเลคโทรนิกส์หรืออุปกรณ์ที่ควบคุมด้วยระบบอิเลคโทรนิกส์ ROM เป็นหน่วยความจำที่มีซอฟต์แวร์หรือชุดคำสั่งหรือข้อมูลที่จำเป็นบรรจุอยู่แล้ว สามารถทำงานร่วมกับ CPU หรือ Microprocessor ได้ทันที ROM เป็นหน่วยความจำประเภทถาวร ซึ่งหมายถึงว่าข้อมูลภายในจะไม่มีการลบหรือสูญหายแม้เราจะปิดเครื่อง หรือตัดระบบไฟฟ้าที่จะมาเลี้ยงเครื่องนั้นๆก็ตาม      

       ROM นิยมนำมาเก็บโปรแกรมจำพวก Bios (Basic Input output System) หรือ Firmware ที่ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ แทบเล็ต และสมาร์ทโฟน นอกจากนี้ยังสามารถใช้เก็บโปรแกรมคำนวณของเครื่องคิดเลข ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมวงจรในรถยนต์ โทรทัศน์รุ่นใหม่ๆ เครื่องซักผ้า กล้องดิจิตอล และอื่นๆอีกมากมาย                   

               ROM สามารถแบ่งออกได้หลายชนิด เช่น

- Manual ROM ข้อมูลทั้งหมดที่อยู่ใน ROM จะถูกป้อนมาแล้วโดยผู้ผลิต

- PROM (Programmable ROM) ข้อมูลที่ต้องการจะถูกป้อนโดยผู้ใช้เอง

- EPROM (Erasable Programmable ROM) ข้อมูลจะถูกป้อนโดยผู้ใช้โดยการให้สัญญาณที่มีแรงดันสูง ข้อมูลภายในสามารถลบได้

- EAROM (Electrically Alterable ROM) หรือ EEPROM ข้อมูลจะถูกป้อนโดยการให้สัญญาณที่มีแรงดันสูง โดยสามารถลบข้อมูลภายในได้ด้วยสัญญาณไฟฟ้า ซึ่งจะสามารถลบได้เร็วกว่า EPROM

ที่มา http://www.comgeeks.net/rom/

25/09/2558

สรุป

หน่วยความจำภายในคือ หน่วยความจำที่อยู่ภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ซึ่งแบ่งออกได้

เป็นสองส่วนใหญ่คือ ROM และ RAM การทำงานของรอมกับแรมนั้นแต่กต่าวกัน รอมนั้นจะเป็นตัวควบคุมระบบคอมพิวเตอร์ ในส่วนของแรม จะเป็นการพักข้อมูลไว้เพื่อส่งไปยังการประมวลผลต่อไป