اگر چه حافظه های مختلف ویژگی های مختلفی دارند اما برخی از ویژگی ها در آنها مشترک است.
1.خواندن و نوشتن
2.نشانی پذیری: هر لحظه دارای یک نشانی است و در دستیابی مستقیم،نشانی آن مورد استفاده واقع می شود.
3.ظرفیت: کوچک ترین واحد حافظه را که فقط گنجایش نگهداری 0 یا 1 دارد، بیت می نامیم. چون بیت به تنهایی واحد بسیار کوچکی است، با ترکیب مشخصی از بیت ها می توانیم اطلاعات معنی داری را ذخیره کنیم. یک بایت از کنار هم قرار گرفتن 8 بیت به وجود می آید. بایت واحد اندازه گیری ظرفیت حافظه است. در عمل چون بایت هم واحد کوچکی است، از واحد های بزرگتری چون کیلوبایت، مگابایت و...استفاده می شود.
برای تبدیل هر واحد به واحد بزرگ تر،آن را بر 1024 تقسیم و برای تبدیل هر واحد به واحد کوچک تر،آن را در 1024ضرب می کنیم.
مثال: هشت پتابایت چند گیگابایت است؟
چون واحد گیگابایت دو ردیف بالاتر از واحد پتابایت است پس باید 8را دوبار در 1024ضرب کرد.بنابراین:
223=210×210×23=1024×1024×8GB
حافظه ی رایانه به صورت یک ساختار خطی است که در آن بایت ها به صورت متوالی و پشت سر هم قرار دارند اما می توان حافظه ی اصلی را به صورت یک جدولm سطری که هر سطر شامل nبیت است تصور نمود.هر سطر این جدول را یک سلول می نامیم. سلول کوچک ترین واحد حافظه است که در هر بار مراجعه به آن قابل خواندن یا نوشتن است. بنابراین واحد حافظه دارای سلول است که از صفر شماره گذاری می شود.اگر تعدادبیت ها ی یک سلول8باشدبه آن بایت می گویند.
شماره ی هر سلول،آدرس سلول نامیده می شود.کلمه از یک یا چند سلول تشکیل می شود.طول کلمه ضریبی از طول سلول بوده و همواره بزرگ تر یا مساوی ان است .کلمه واحد عملیاتیcpuبوده وطول بود و طول آن در رایانه های مختلف8،16،32،ویا64بیت است.
چون رایانه ها چیزی غیر از کدهای مبنای دورقمی را نمی فهمند،برای استفاده ازحروف،باید برای حرف ها کدی در نظر گرفت.
4-زمان دستیابی: مدت زمانی است بین لحظه ای که دستور خواندن/نوشتن داده می شود و لحظه ای که حافظه مورد دستیابی قرار می گیرد.
5-نرخ انتقال: مقداری از اطلاعات که در واحد زمان می تواند از حافظه منتقل شود.
سلسله مراتب حافظه
از آن جا که ظرفیت حافظه های اصلی(درون ماشینی)محدود است و هزینه ی آنها معمولا به نسبت حافظه های جانبی(برون ماشینی)بالاتر است،سلسله مراتبی از حافظه به کارگرفته می شود.از عوامل دیگر استفاده از سلسله مراتب حافظه می توان به تفاوت سرعت دستیابی و مانایی اطلاعات در حافظه ها نیز اشاره کرد.
حافظه های اصلی
حافظه ی اصلی یا حافظه ی اولیه با پردازنده درا رتباط است و داده های مورد نیازبرای عمل پردازش پردازنده را در خود نگهداری می کند.داده ها،برای پردازش ابتدا وارد ثبات ها می شوند و سپس پردازش می شوند.با توجه به ارتباط ممستقیم این نوع حافظه با پردازنده لازم است که سرعت انتقال داده ها در این حافظه ها بسیار بالا باشد تا پردازنده برای دسترسی به داده ها معطل نشود. به همین علت حافظه ی اصلی رایانه از جنس نیمه هادی است.
حافظه های اصلی،ازنظر چگونگی ثبت داده ها،به دو گروه حافظه ی با دسترسی تصادفی(RAM) و حافظه ی فقط خواندنی(ROM) تقسیم می شوند که درادامه هر گروه را مورد برسی قرار می دهیم
حافظه ی RAM
RAMاز تعدادی خانه یا سلول تشکیل شده است و هر خانه، قابلیت نگهداری یک داده را دارد و با آدرسی منحصر به فرد مشخص می شود.آدرس اولین خانه ی حافظه ،صفر است و آدرس هر خانه،یک واحد از خانه ی قبلی اش بیشتر است.هر آدرس حافظه،قابلیت نگداری یک یا چند بایت را دارا است.داده های موجود در RAMقابل پاک شدن و جایگزینی با داده های دیگر هستند و هر نوع وقفه ای در جریان برق رایانه،موجب از بین رفتن داده های موجود در RAMمی شود.استفاده از این نوع حافظه ها،برای نگهداری موقت اطلاعات تا زمان پردازش یا انتقال نتایج به بیرون از رایانه و یا ذخیره در حافظه های جانبی است.از آنجا که داده ها می توانند در هر قسمت از حافظه ی ذخیره شده و از آن قسمت بازیابی شوند و چون سرعت انجام این کار به محل داده ها بستگی ندارد به ابن نوع حافظه ها ،حافظه با دسترسی تصادفی می گویند.
به RAMحافظه ی خواندنی و نوشتنی(RWM)هم می گویند.
از نظر تکنولوزی ساخت دو نوع RAM وجود دارد:
· RAMپویا(DRAM)
· RAMایستا(SRAM)
DRAMنسبت به SRAMدارای سرعت دسترسی پایین تر و هزینه ی ساخت کمتر است و در این حافظه اطلاعات باید به طورمرتب تجدید شوند وگرنه از بین خواهند رفت.تمام حافظه های RAMموجود در رایانه از نوع DRAMهستند.از SRAMدر ساخت حافظه های پنهان استفاده می شود.داده های مورد نیازپردازنده ابتدا وارد شده و بعد پردازش می شود.
حافظه یROM
داده های درون داعمی هستند و با جریان برق از بین نمی روندبرای حفظ داده هایی که برای راه اندازی رایانه لازم است استفاده می شود.
سه نوع عمده ی عبارت اند از:حافظه های فقط خواندنی قابل برنامه ریزی(PROM) ،حافظه های فقط خواندنی قابل برنامه ریزی پاک شدنی (EPROM)و حافظه های فقط خواندنی قابل برنامه ریزی پاک شدنی با جریان برق(EEPROM)
با این تفاوت که می توان به دفعات،داده های آنها را پاک کرده و دوباره داده ها را درآن ذخیره نمود.برای پاک کردن داده ها،باید این را از محل خود خارج کرده وبرای مدتی در معرض تابش نورماوراء بنفش قرارداد.وجود یک برچسب بر روی این ها باعث می شود که داده های آنها در مقابل نورهای معمولی از بین نرود.
برای نوشتن در این حافظه ها نیاز به دستگاه مخصوص به نامEPROM PROGRAMMERاست .
حافظه های فقط خواندنی قابل برنامه ریزی پاک شدنی با جریان برق،شبیه EPROMهستند؛ولی برای پاک کردن داده های آنها نیازی نیست که ازمدار خارج شوند و در معرض نورماوراءبنفش قرار بگیرند بلکه جریان برق خود رایانه،می تواند باعث پاک شدن داده های آنها شود.از این نوع حافظه در مواقعی استفاده می شود که داده های سخت افزاری رایانه توسط متخصصین تغییر می کند و لازم است که این تغییرات ثبت شوند.
حافظه های پنهان و میانگیر
علاوه برROM دو نوع خاص ار حافظه های با دسترسی تصادفی هم در رایانه وجود دارند.
این دو نوع عبارت اند ازحافظه ی پنهان(CACHE )و حافظه ی میانگیریا بافر(BUFFER)
حافظه ی cacheبسیار سریعترازROM است و بین ROMوCPU قرار می گیرد.محل این نوع حافظه در بعضی رایانه ها CPUدرون و در بعضی دیگر روی برد اصلی است.داده ها ابتدا ازROM وارد حافظه ی می شوند و سپس در اختیار قرار می گیرند.چون مهمترین بخش رایانه است استفاده ی مناسب از آن باعث افزایش بازدهی کل سیستم می شود. به همین دلیل در مواقعی که با دستگاه های کندتر –مثل اغلب دستگاه های ورودی و خروجی-کار می کند.
حافظه های حانبی
حافظه های جانبی،با توحه به نوع دسترسی به داده ها،به دوگروه اصلی تقسیم می شوند که عبارت اند از:حافظه های حانبی با دسترسی ترتیبی به داده هاوحافظه های جانبی با دسترسی مستقیم به داده.
حافظه های جانبی با دسترسی ترتیبی
در روش دسترسی ترتیبی،برای رسیدن به یک داده ی خاص باید داده های قبل از آن را خواند:مانند نوار موسقی که برای رسیدن به یک قطعه ی خاص باید از روی سایر قطعات گذشت. برخی از انواع حافظه ی جانبی که به روش ترتیبی عمل می کنند عبارت اند از:نوار مغناطیسی،کارت پانچ و نوار کاغذی.
الف)نوار مغناطیسی
نوار مغناطیسی،نواری پلاستیکی با طول بسیار زباد است که سطح آن از ماده ای مغناطیسی پوشیده شده است و داده ها روی شیارهایی روی این سطح ثبت می شوند. هریک از سیار ها نشانه ی یک بیت است که براساس نحوه ی مغناطیسی شدن،می تواند مقدار صفر یا یک بگیرد. این نوارها در دستگاه هایی به نام نوار گردان قرار می گیرند که یک هد ثابت برای خواندن و نوشتن دارد و دو قرقره هم دارد که نوار دور آنها می پیچد.
معولا وقتی از نوار های مغناطیسی استفاده می شود که حجم داده ها بسیلر بالا بوند و لازم یود که از داده های موجود ،نسخه ی پشتیبان تهیه شود.امروزه نیز معمولا از نوار های مغناطیسی برای این منظور استفاده می گردد.
حافظه های جانبی با دسترسی مستقیم
در حالت دسترسی مستقیم،می توانیم به طور مستقیم به محل مشخصی از داده های ذخیره شده مراجعه کنیم و نیازی به خواندن داده های قبلی نیست. در این روش،هر بخش حافظه آدرس دارد و در مواقع به طور مستقیم به سراغ محلی می رویم که داده ها آنجا نگهداری می شوند و این باعث می شوند که سرعت دسترسی بسیار بالاتر از حالت ترتیبی باشد.
چند گونه ی متداول حافظه ی جانبی با دسترسی مستقیم عبارت اند از:دیسکت (فلاپی دیسک)، دیسکت سخت،(فلاپی دیسک)،دیسکت نوری وflash memory
الف)دیسک های مغناطیسی
فلاپی دیسک،صحفه ای دایره ای شکل از جنس پلاستیک است که پوشش مغناطیسی دارد.نوعی از آن، که امروزه هم مورد استفاده قرار می گیرد، قطری برابر با 5/3اینچ دارد و ظرفیت آن44/1مگابایت است.انواع قدیمی این دیسکت ها عبارت اند از دیسکت5/3 اینج با طرفیت720کیلوبایت و دیسکت ها ی25/5اینچی و 8اینچی که منسوخ شده اند .
دیسک های سخت،از چندین صحفه ی دایره ای شکل فلزی تشکیل شده ه اندکه پوشش مغناطیسی دارند.سرعت دسترسی بهداده ها در دیسک های سخت،بسیار بیشتراز دیسکت ها هستند.
ظرفیت دیسک های سخت،نسبت به دیسکت ها،فوق العاده بالاست و در حد صد ها گیگابایت می باشد در حالی که ظرفیت دیسکت ها در حد مگابایت است.همچنین با توجه به آنکه جنس دیسک ها از نوع فلزی یا شیشه ای است نسبت به دیسکت ها که از نوع پلاستیکی هستند،از عمربیشتری برخوردارند.
این نوع حافظه ها،به طور منطقی (و نه لزوما فیزیکی)معمولا از چند شیار، قطاع و سیلندرتشکیل شده اند.
شیار
شیارها دایره های متحدالمرکزی هستند که از بیرون به سمت مرکز شمار گذاری می شوند؛یعنی شماره ی خارجی ترین شیار صفر است . هر دو دایره یک شیار تشکیل می رهند و داده ها درون این شیار ها قرار می گیرند .
قطاع ها
سطح دیسک را به صورت عرضی تقسیم می کنند.با توجه به این که ظرفیت همه ی قطاع ها برابر است و قطاع عایی که به مرکز نزدیک تر هستند مساحت کمتری دارند،لازم است که شیار های داخلی چگالی بیشتری داشته باشند تا بتوانند داده های بیشتری را در خود جای دهند.
سیلندر
برخی ازوسیله های ذخیره و بازیابی داده ها، از چندین دیسک روی یک محوراستفاده می کنند و این کار،باعث بالارفتن قابلیت ذخیره ی داده ها می شود. شیارهای هم شماره در صفحات مختلف،سیلیندر را تشکیل می دهند
ب)دیسک های نوری
دردیسک های نوری ،داده ها به وسیله ی یک منبع قوی تابش نور،مانند لیزر،روی صحفه ای از جنس پلاستیک مقاوم درج می شوند.حجن این دیسک ها در حدود700ماگابایت است و قیمت آنها نسبتاارزان است.این دیسک ها در سه نوع فقط خواندنی،قابل بازنویسی و دیسک چند منظوره دربازار وجود دارند.درنوع فقط خواندنی که بهCD-ROM مشهور است،داده ها را فقط یک بار می توان نوشت؛در حالی که در دیسک های نوری قابل بازنویسی،می تون داده ها را بارها نوشت و پاک کرد.فناوری جدید استفاده از چندلایه در یک دیسک نوری،باعث شده که DVDها که ظرفیت فوق العاده بالایی دارند به بازار عرضه شوند.ظرفیتDVD ها به صورت4GB/7GB،8/5GB و17GB می باشد
ج)Flash memory
حافظه هایflashmemory که در ظرفیت هایی مانند512GB،1GB،2GBو...عرضه می شوند از طریق پورت USBبه مادربرد متصل می شوند و با استفاده ازآنها به راحتی می توان اطلاعات را از رایانه ی دیگر منتقل کرد.این حافظه ها معمولا از نوعEEPROM می باشند.در حال حاضر هایی flash memoryهایی با ظرفیت بالای300GB نیز عرضه شده است.
