حافظه های الکتریکی تهیه کننده : کاظم شاطری نسب

1. حافظه های الکتریکیتهیه کننده : کاظم شاطری نسب

2. تكنولوژِی ساخت حافظه های الکتریکی اولين كامپيوتر الكترونيكي همه منظور كه در دهة 1940 ميلادي ساخته شد از لامپهاي خلاء استفاده مي كرد . اين لامپها نسبتاً بزرگ بوده و هر يك قادر بودند فقط يك بيت را نگداري كنند . لذا ظرفيت حافظه آنها اندك بود . متداولترين كامپيوتر در اواسط دهة 1950 ميلادي نيز از يك استوانة گردان كه بايك مادة قابل مغناطيس شدن پوشانده شده بود و به عنوان حافظة اصلي استفاده مي شد . در طي 15 سال در سالهاي 1960 تا 1975 ميلادي طراحان از حلقه هاي مغناطيسي در واحد حافظة اصلي استفاده كردند . عبور جريان در يك جهت ميدان مغناطيسي در جهت حركت عقربه هاي ساعت ايجاد مي كند كه معرف بيت (1)مي باشد و عبور جريان در جهت مخالف ميدان مغاطيسي در جهت عكس حركت عقربه هاي ساعت ايجاد مي كند كه معرف بيت ( 0) مي باشد.

3. با پيشرفت تحقيقات بر روي مواد نيمه هادي ( سيليكن و ژرمانيم ) ، ترانزيستور به وجود آمد . كه آنها عناصر الكترونيكي كم مصرف ، كوچك و پردوام هستند . با كاربرد اين عناصر نيمه هادي در مدارات كامپيوتر از جمله مدارات حافظه ها داراي سرعت بالا ، حجم كوچك ، قابليت اطمينان وارزان قيمت بودند . درسال 1959 ميلادي تحول مهم ديگري صورت گرفت هنگامي كه يك مدار به طور كامل بر روي يك تراشه از جنس سيليكن قرار گرفت . يك مدار مجتمع شامل عناصر الكترونيكي ( مانند ترانزيستور ، مقاومت ، خازن ، ...) است كه برروي يك تراشه از يك ماده نيمه هادي ( سيليكن ) قرار مي گيرد . بدين ترتيب به صورت تراشه حافظه عرضه شده اند . استفاده از حافظه صرفا" محدود به کامپيوترهای شخصی نبوده و در دستگاههای متفاوتی نظير : تلفن های سلولی، PDA ، راديوهای اتومبيل ، VCR ، تلويزيون و ... نيز در ابعاد وسيعی از آنها استفاده بعمل می آيد.هر يک از دستگاههای فوق مدل های  متفاوتی از حافظه را  استفاده می نمايند.

4. انواع تراشه ها یا حافظه های الکتریکی در یک کامپیوتر: RAM ROM Cache Flash Disk Virtual Memory

5. مبانی اوليه حافظهRAM(Random Access Memory ) با اينکه می توان واژه " حافظه " را به هر نوع وسيله ذخيره سازی الکترونيکی اطلاق کرد، ولی اغلب از واژه فوق برای مشخص نمودن حافظه های سريع با قابليت ذخيره سازی موقت استفاده بعمل می آيد. در صورتيکه پردازنده  مجبور باشد برای بازيابی اطلاعات مورد نياز خود بصورت دائم از هارد ديسک استفاده نمائد، قطعاسرعت عمليات پردازنده ( با آن سرعت بالا) کند خواهد گرديد. زمانيکه اطلاعات مورد نياز پردازنده در حافظه ذخيره گردند، سرعت عمليات پردازنده از بعد دستيابی به داده های مورد نياز بيشتر خواهد گرديد. از حافظه های متعددی بمنظور نگهداری موقت اطلاعات استفاده می گردد.

6. اما ساختار داخلي RAM تشکيل شده از سه قسمت اصلي : الف ) گذرگاه آدرسب ) گذرگاه دادهج ) خازنهاي ذخيره سازي اطلاعات در سلولها ذخيره شده و از روي آنها خوانده مي شود و از آنجا که هر سلول براي خود آدرسي دارد ، گذرگاه آدرس براي تعيين آدرس و تعيين دستور براي هر آدرس مي باشد و گذرگاه داده براي انتقال داده ها براي ذخيره سازي يا خواندن مي باشد . مراحل خواندن داده از حافظه : -1 پردازنده ، آدرس سلول مورد نظر را روي گذرگاه آدرس قرار مي دهد . 2 - پردازنده ، پايه ي خواندن را فعال کرده تا به حافظه بگويد که قصد خواندن از حافظه را دارد . 3 - حافظه ، محتواي سلولي را که آدرس آن را گذرگاه آدرس دريافت مي کند روي گذرگاه داده قرار مي دهد 4 - پردازنده ، داده ي مورد نظر را از گذرگاه داده دريافت مي کند .

7. مراحل نوشتن داده در حافظه : 1 - پردازنده ، آدرس سلول موردنظر را روي گذرگاه آدرس قرار مي دهد . 2 - پردازنده ، پايه نوشتن را فعال کرده تا به حافظه بگويد که قصد نوشتن در حافظه را دارد . 3 - پردازنده ، داده ي مورد نظر را روي گذرگاه داده قرار مي دهد . 4 - حافظه ، داده ي ارسالي را از گذرگاه داده دريافت نموده و آن را در سلولي که آدرسش را از گذرگاه آدرس خوانده است ذخيره مي کند .

8. این نوع حافظه از نوع حافظه های فرار( Volatile Memory ) محسوب • می شود واطلاعات موجود درآن با قطع منبع تغذیه آن از بین می رود . دو • نوع ازاین حافظه در  زیرآورده شده است • Dram -1 یا Dynamic Ram • حافظه RAM ، يک تراشه مدار مجتمع (IC) بوده که از ميليون ها ترانزيستور • و خازن تشکيل شده است .در اغلب حافظه ها با استفاده از بکارگيری يک خازن و يک • ترانزيستور می توان يک سلول را ايجاد کرد. سلول فوق قادر به نگهداری يک بيت • داده خواهد بود. خازن اطلاعات مربوط به بيت را که يک و يا صفر است ، در خود • نگهداری خواهد کرد.عملکرد ترانزيستور مشابه يک سوييچ بوده که امکان کنترل • مدارات موجود بر روی تراشه حافظه را بمنظور خواندن مقدار ذخيره شده در خازن و • يا تغيير وضعيت مربوط به آن ، فراهم می نمايد.خازن مشابه يک ظرف ( سطل) بوده • که قادر به نگهداری الکترون ها است . بمنظور ذخيره سازی مقدار" يک" در • حافظه، ظرف فوق می بايست از الکترونها پر گردد. برای ذخيره سازی مقدار صفر، • می بايست ظرف فوق خالی گردد.

9. مسئله مهم در رابطه با خازن، نشت اطلاعات است ( وجود سوراخ در ظرف ) بدين ترتيب پس از گذشت چندين ميلی ثانيه يک ظرف مملو از الکترون تخليه می گردد. بنابراين بمنظور اينکه حافظه بصورت پويا اطلاعات خود را نگهداری نمايد ، می بايست پردازنده و يا " کنترل کننده حافظه " قبل از تخليه شدن خازن، مکلف به شارژ مجدد آن بمنظور نگهداری مقدار "يک" باشند.بدين منظور کنترل کننده حافظه اطلاعات حافظه را خوانده و مجددا" اطلاعات را بازنويسی می نمايد.عمليات فوق (Refresh)، هزاران مرتبه در يک ثانيه تکرار خواهد شد.علت نامگذاری DRAM بدين دليل است که اين نوع حافظه ها مجبور به بازخوانی اطلاعات بصورت پويا خواهند بود. فرآيند تکراری " بازخوانی / بازنويسی اطلاعات" در اين نوع حافظه ها باعث می شود که زمان تلف و سرعت حافظه کند گردد. سلول های حافظه بر روی يک تراشه سيليکون و بصورت آرايه ای مشتمل از ستون ها ( خطوط بيت ) و سطرها ( خطوط کلمات) تشکيل می گردند. نقطه تلاقی يک سطر و ستون بيانگر آدرس سلول حافظه است .

10. حافظه های DRAM با ارسال يک شارژ به ستون مورد نظر باعث فعال شدن ترانزيستور در • هر بيت ستون، خواهند شد.در زمان نوشتن خطوط سطر شامل وضعيتی خواهند شد که خازن • می بايست به آن وضعيت تبديل گردد. در زمان خواندن Sense-amplifier ، سطح شارژ • موجود در خازن را اندازه گيری می نمايد. در صورتيکه سطح فوق بيش از پنجاه درصد باشد • مقدار "يک" خوانده شده و در غيراينصورت مقدار "صفر" خوانده خواهد شد. مدت زمان • انجام عمليات فوق بسيار کوتاه بوده و بر حسب نانوثانيه ( يک ميلياردم ثانيه ) اندازه گيری می • گردد. تراشه حافظه ای که دارای سرعت 70 نانوثانيه است ، 70 نانو ثانيه طول خواهد کشيد • تا عمليات خواندن و بازنويسی هر سلول را انجام دهد. • SRam - 2 یا Static Ram: • در اين نوع از حافظه ها از فليپ فلاپ برای ذخيره سازی هر بيت حافظه استفاده می گردد. يک فليپ فلاپ برای يک سلول حافظه، از چهار تا شش ترانزيستور استفاده می کند .

11. حافظه های SRAM نيازمند بازخوانی / بازنويسی اطلاعات نخواهند بود، بنابراين سرعت اين نوع از حافظه ها بمراتب از حافظه های DRAM بيشتر است .با توجه به اينکه حافظه های SRAM از بخش های متعددی تشکيل می گردد، فضای استفاده شده آنها بر روی يک تراشه بمراتب بيشتر از يک سلول حافظه از نوع DRAM خواهد بود. در چنين مواردی ميزان حافظه بر روی يک تراشه کاهش پيدا کرده و همين امر می تواند باعث افزايش قيمت اين نوع از حافظه ها گردد. بنابراين حافظه های SRAM سريع و گران و حافظه های DRAM ارزان و کند می باشند . با توجه به موضوع فوق ، از حافظه های SRAM بمنظور افزايش سرعت پردازنده ( استفاده در Cache) و از حافظه های DRAM برای فضای حافظه RAM در کامپيوتر استفاده می گردد. ضمنا اطلاعات این نوع حافظه را می توانبه کمک یک باتری کوچک به نام باتری Backup حتی بعد از قطع برق سیستم نیز نگهداری نمود که یک نمونه ازاین حافظه ها را می توان حافظه هایCMOS نامید این حافظه ها فوق العاده حساس به الکتریسیته ساکن می باشند و در صورت تماس بدن انسان با پایه های ان منجر به سوختن ان می شودامروزه اکثر حافظه ها وپردازنده ها به خاطر اتلاف حرارتی کم تراشه های CMOS از این تکنولوژی در ساخت قطعات انها استفاده می شود حافظه های CMOS در کامپیوتر به صورت یک تراشه استفاده می شود که معمولا اطلاعات مربوط به پیکربندی اصلی کامپیوتر (setup) وزمان وساعت و ... را در خود نگهداری می کند اطلاعات این حافظه ها در شرایط طبیعی ثابت است مگر اینکه به یکی از روش های زیر شرایط پاک کردن اطلاعات در CMOS را فراهم نماییم .

12. 1- ضعیف شدن باتری : باتری های فوق معمولا 4 سال عمر دارند که بعد از این مدت توان لازم برای تغذیه حافظه را ندارند 2- دراوردن باتری و جایگذاری مجدد ان 3- استفاده از جامپر مخصوص پاک کردن حافظه CMOS که روی اکثر مادربورد ها پیش بینی شده اند )در این موارد باید جامپر مخصوص برای مدت کوتاهی اتصال کوتاه شده سپس به حالت باز در اید . دستهبندی حافظه های RAM بر اساس شکل ظاهری : 1-حافظه هاي DIP ( Dual Inline Package) 2-حافظه هاي SIMM ( Single Inline Memory Module) 3- حافظه های RIMM ( RAMBUS Line Memory Module) 4-حافظه هاي DIMM ( Dual Inline Memory Module)

13. 1-حافظه هاي DIP ( Dual Inline Package) در اين نوع حافظه پايه ها در دو طرف تراشه قرار دارند .اين نوع حافظه اغلب در كامپيوتر هاي XT يا 286 قديمي استفاده شده است این نوع حافظه ها دارای سرعت پایینی هستند که امروزه بیشتر بعنوان حافظه در کارت های گرافیک استفاده می شود این نوع حافظه معمولا به صورت 20 یا 18 پایه موجود هستندکه برای نصب انها در بورد اصلی یا بردهای دیگرازسوکتهای مخصوص استفاده می شود و داراي ظرفيت هاي محدود تا حداكثر(MB 1) می باشند .

14. 2-حافظه هاي SIMM ( Single Inline Memory Modals) اين نوع حافظه به صورت يك بوردكوچكي است كه در يك طرف آن كانكتوري براي قرار دادن در يك شكاف مخصوص وجود دارد . اين نوعRAM ازرایج ترین نوع حافظه در کامپیوترهای قبل از پنتیوم بوده است. اين نوع حافظه داراي دو نوع 30 و 72 پايه هستند که در نوع 30 پین اطلاعات به صورت 8بیتی و در نوع 72 پین به صورت 32 بیتی منتقل می شوند . ظرفیت در این حافظه ها معمولا به تعداد تراشه ها و تعداد بیتها یی که روی ماژول حافظه هستند بستگی دارند . به علت اينكه پايه ها در يك طرف برد قرار دارند جاي كمتري را نسبت به حافظه هاي DIP روي برد اصلي اشتغال مي كنند . اين حافظه ها از(KB256) تا (MB 4 ) برای 30 پین و تا MB) 32 ) برای 72 پین موجود مي باشند .

16. 4- حافظه های RIMM ( RAMBUS Line Memory Module) • درسال 1999 حافظه RAMBUSعرضه شد و با استفاده از یک گذرکاه خاص سرعت بالا برای انتقال داده بین RAM و CPU عملکرد سیستم را سریعترکرد گذرگاه RAM خاص 16 بیت داده را با سرعت 800 MHZانتقال می دهد تکنولوژی RAMBUS از طریق یک تراشه حافظه خاص با نام RIMMداده ها با سرعت800 MHZ داده ها را انتقال می دهد تکنولوژی RAMBUS ازیک تراشه خاص با نام(RIMM) استفاده می کند. • تراشه RIMM به یک شکاف 168 RIMMسوزن انحصاری نیاز دارد

17. 3-حافظه هاي DIMM ( Dual Inline Memory Module) • اين نوع حافظه شبیه حافظه هاي SIMM مي باشند ولي داراي تعداد 168 پايه که عملكرد و ظرفيت بهتري نسبت به حافظه هاي SIMM دارند . درمادربردهاي پنتيوم به بعد معمولاً اسلات ماژولهاي RAM به صورت 168 بين مي باشند .

18. درکامپیوتر های جدیدبا بالا رفتن سرعت پردازنده ها لازم است از حافظه های RAMبا سرعتهای بالاتری استفاده شود . ماژولهای RAMکه برای بکارگیری در سیستم های پنتیوم به بعد به بازار ارائه شده اند عبارتند از: (Synchronous Dynamic RAM):SDRAM -1 (Extended Data Out RAM): EDO RAM -2 (Fast Paging Mode RAM): FPM RAM -3 (Double Data Rate RAM): DDR RAM -4

19. (Synchronous Dynamic RAM):SDRAM -1 در این نوع حافظه از تکنولوژی Burstingاستفاده شده است . در این تکنیک ادرس شروع داده و طول داده در اختیار قرار می گیرد سپس تمام اطلاعات موجود دراین محدوده به طور یکجا ارسال می گردد این امر باعث می شود که سرعت ارسال در این نوع ماژول ها خیلی بیشتر از نوع DRAM باشد خصوصیات جالب دیگر این نوع ماژولهای RAM این است که در انها ایجاد همزمانی بین گذرگاههای مادربورد و پردازنده های 100 مگاهرتزی نیز وجود دارد که باعث بالا رفتن سرعت ارسال و دریافت می شود . ماژولهای SRAMمعمولا به صورت 168 پین می باشند (Extended Data Out RAM): EDO RAM -2 در این نوع از حافظه در حالی که یک عمل خواندن از روی حافظه در حال اجرا می باشد میچ توان مقدمات دسترسی به یک داده دیگر رامهیا نمود این نوع حافظه حتما باید بابورد اصلی BIOSمخصوص به خودش مورد استفاده قرار گیرد

20. (Fast Paging Mode RAM): FPM RAM -3 در این نوع حافظه فضای حافظه به تعدادیصفحه(page)تقسیم شده و اطلاعات مرتبط با هم در یک صفحه نگهداری می شوند . وقتی نیاز به استفاده از اطلاعات یک صفحه خاصی باشد بقیه داده های مورد نیازرا در همین صفحه می توان پیدا نمود . لذا وقت کمتری برای جستجوی داده ها به هدر می رود (Double Data Rate RAM): DDR RAM -4 این نوع حافظه به معنی دو برابر بودن نرخ انتقال اطلاعات است . در RAMهای معمولی مانند SD-RAM انتقال اطلاعات فقط در لحظه تقطه اوج موج clock صورت می گیرد ولی در تکنولوژی DDR-RAM عمل انتقال اطلاعات هم در لحظه تقطه اوج موج و هم در پایین ترین لحظه سقوط موج clockصورت می گیرد که بسهولت می توان نتیجه گرفت : نرخ انتقال اطلاعات یا سرعت انتقال اطلاعات در DDR-RAM دو برابر سرعت انتقال در SD-RAM است یا به عبارت دیگر DDR-RAM دو برابر سریع تراز SD-RAM می باشد

21. تکنولوژی ( Double Data-Rate Memory SDRAM ) DDR SDRAM كه به طور خلاصه DDR ناميده ميشود تكنولوژي ساختار يافته اي بر اساس SDRAM هاي PC100 و PC133 فعلي مي باشد و براي دو برابر كردن نرخ اطلاعات حافظه طراحي شده است.يك حافظه SDRAM با فركانس 100 مگاهرتز ميتواند يك Signal را در يك واحد زمان انتقال دهد و نرخ ارسال اطلاعات آن 100 مگاهرتز خواهد.يك حافظه DDR با فركانس 100 مگاهرتز ميتواند دو Signal از اطلاعات را در واحد زمان انتقال دهد و نرخ ارسال آن 100 MHz x2 يا همان 200 مگاهرتز مي باشد و يك حافظه DDR با فركانس 133 مگاهرتز كه نرخ ارسال آن معادلMHz x2133يا همان 266 مگاهرتز خواهد بود. به طور علمي خطوط انتقال حافظه هاي DDR از نوع PC1600 با فركانس 100 مگاهرتز و PC2100 با فركانس 133 مگاهرتز و DDR از نوع PC2700 با فركانس 166 مگاهرتز كار خواهند كرد.به طور كلي ماژول هاي حافظه DDR با نرخ ارسال MHz ،266MHz ،333MHz200 ايفاي نقش مي نمايند.حافظه هاي DDR باعث ايجاد نسل جديد كامپيوترهاي پر قدرت در سطوح مختلف از قبيل Desktop ،Workstation ،Server ،Notebook و Sub_Compact Computer گرديده اند.همچنين اين تكنولوژي در صنعت Data Communication و محصولات شبكه از قبيل Router و Switch نيز نقش بسزايي ايفا مي كند و باعث تغيير و تحول در ساختار دروني اين رده دستگاهها گرديده است.

22. تکنولوژی ( Double Data-Rate Memory SDRAM ) DDR2 SDRAM اينك پيشرفت ديگري در) DDR (DOUBLE DATA RATE MEMORY حاصل شده است.MICRON فركانس DDR266 SDRAM را در تكنولوژي 2 برابر كرده است DDR2 533 SDRAM جديد MICRON همچنين داراي پهناي باند وسيعتر مي باشد بدون اين كه توان مصرفي سيستم زياد شده باشد،در حقيقت SSTL_18 I/O و 1.8VOLT VDD آن از نياز توان مصرفي كاسته است. DDR2 SDRAM مايكرون با 533 مگابايت در ثانيه سرعت انتقال داده ها به طراحان قابليت استفاده از تمام ابزاري كه براي توليد نسل جديد DESKTOP ها ،LAPTOP ها و SERVER ها داده است در اين محصولات قابليت بالا و توان مصرفي پايين مد نظر مي باشد. استفاده از اين تكنولوژي جديد با سرعت بالا در حقيقت استفاده از يك حافظه سيستم 64 بيتي مي باشد كه مي تواند 4300 مگابايت در ثانيه داده ها را پردازش نمايد كه اين 1.5برابر سريعتر از DDR 533 استاندارد مي باشد.

23. DRAM DDR3 چیپ (DRAM) از نوع DDR3 و یا (Double Data Rate) با ظرفیت 512 مگابیت، تکنولوژی نسل جدیدی از حافظه است که با سرعت 1066 مگابیت در ثانیه می تواند دیتا را پردازش کرده که اندازه ای معادل 8000 صفحه روزنامه در ثانیه است، یعنی سرعتی معادل دو برابر نسل فعلی چیپهای DDR2 DRAM . شرکت سامسونگ الکترونیک، کره جنوبی در این رابطه گفته است که اولین نمونه چیپهای حافظه کامپیوتری فوق سریع با مصرف توان کم تولید کرده است که میتواند بعنوان استاندارد نسل آتی محصولات مصرف شود.این غول صنعت نیمه هادی ادعا میکند که حافظه DDR3 میتواند استانداردی در کامپیوترهای نت بوک، دسک تاپ و سرور باشد. این اولین نمونه چیپ حافظه است که با سرعت 1.5 ولت کار میکند و باعث میشود تا کمترین جریان از باتری کشیده شود که مطلوب دنیای بیسیماست .

24. نمونه DRAM DDR3

25. بررسی مشخصات فنی حافظه های RAM • معمولا بر روی تراشه های مربوط به ماژولهای RAMیک سری حروف و علائم قرار دارند که مشخص کننده مشخصات فنی حافظه می باشند • MB41C 1000 5CJ-GC • 1-شرکت سازنده حافظه : دو حرف اول در این سریال مشخص کننده شرکت سازنده حافظه است که در این مورد مربوط به شرکت Fujitsuمی باشد

26. 2- ظرفیت حافظه :عدد 1000 بعد از سه کاراکتر 41Cمشخص کننده ظرفیت حافظه بر حسب MBاست • 3- نوع حافظه RAM:عدد بعد از 1000 مشخص کننده نوع حافظه از نوع FPMیا EDOاست • عدد صفرمشخص کننده حافظه FPMاست . • عدد 5 یا 9 مشخص کننده حافظه EDO است . • حرف cدر این مثال هم مشخص کننده نوع حافظه(FPM-EDO) می باشد • 4- ساختار و جنس پایه های حافظه :حرف Jدر این مثال مشخص کننده نوع وجنس پایه های حافظه است این حرف می تواند از حروف J-P-Q-ST-TJ-TP انتخاب شود • 5- سرعت حافظه برحسب نانو ثانیه :اخرین عدد در این مشخصه برای نمایش سرعت حافظه RAMاستفاده می شود . معمولا دراکثر حافظه ها عدد سرعت با یک فاصله از بقییه سریال جدا می شود • معمولا اگر در انتهای سریال حرف C باشد یعنی درجه حرارت مجاز حافظه بین صفر تا هفتاد درجه سانتیگراد می باشد و اگر در ابتدای سریال حروف Vیا W باشد یعنی ولتاژ مورد نیاز حافظه به جای • ( 5 V ) برابر ( 3.3 V ) می باشد

27. انواع حافظه در محیط سیستم عامل DOS • 1- حافظه متعارف Conventional Memory)):یک نوع حافظه ابتدایی است که بر روی تمام کامپیوتروجود دارد اغلب کامپیوترها حداقل 256 کیلوبایت حافظه متعارف دارند و این حافظه می تواند تا 640 کیلو بایت افزایش یابد برنامه ها بدون نیاز به دستورات خاصی از این حافظه استفاده می کنند • 2- حافظه گسترده (EMSیا Expanded Memory Specification ) :این حافظه در کامپیوترهای 286 به بعد مورد استفاده قرار گرفت . در واقع فضای بین 640 KB تا 1024 KB یعنی 384 KBبعد از 640 KBاول حافظه را حافظه گسترده می نامند • 3- حافظه افزوده (XMS یا( Extended Memory Specification :این حافظه فقط در کامپیوترها ی 286 یا بالاتر قابل استفاده می باشد اکثر این کامپیوترها دارای 384 کیلوبایت حافظه افزوده می باشند که در کامپیوترهای امروزی این حافظه تا بیش از 255 مگا بایت نیز افزایش پیدا کرده است • 4- بلوک حافظه فوقانی U.M.B((upper Memory block :اين قسمت فضای بین 640کیلوبایت و 1024کیلو بایت است که با استفاده از دستوراتي ميتوان برنامه هاي تحت Dos را در اين محل قرار داد. • 5- ناحیه حافظه بالایی H.M.A (High Memory Area):اين ناحیه همان 64 کیلوبایت ابتدا حافظه افزوده است که می توانید سیستم عامل dosرا در این ناحیه بارگذاری کنید

28. مبانی حافظه های ROM • حافظه ROM از تراشه هائی شامل شبکه ای از سطر و ستون تشکيل شده است ( نظير حافظه • RAM) . هر سطر وستون در يک نقظه يکديگر را قطع می نمايند. تراشه های ROM دارای تفاوت • اساسی با تراشه های RAM می باشند. حافظه RAM از " ترانزيستور " بمنظور فعال و يا غيرفعال • نمودن دستيابی به يک " خازن " در نقاط برخورد سطر و ستون ، استفاده می نمايند.در صورتيکه • تراشه های ROM از يک " ديود" (Diode) استفاده می نمايد. در صورتيکه خطوط مربوطه "يک” • باشند برای اتصال از ديود استفاده شده و اگر مقدار "صفر" باشد خطوط به يکديگر متصل نخواهند شد. • ديود، صرفا امکان حرکت " جريان " را در يک جهت ايجاد کرده و دارای يک نقطه خاص است . اين • نقطه اصطلاحا (Forward break over) ناميده می شود. نقطه فوق ميزان جريان مورد نياز برای • عبور توسط ديود را مشخص می کند. در تراشه ای مبتنی بر سيليکون نظير پردازنده ها و حافظه ، ولتاژ • Forward break over تقريبا" معادل شش دهم ولت است .با بهره گيری از ويژگی منحصر بفرد • ديود، يک تراشه ROM قادر به ارسال يک شارژ بالاتر از Forward break over و پايين تر از • ستون متناسب با سطر انتخابی ground شده در يک سلول خاص است .در صورتيکه ديود در سلول • مورد نظر ارائه گردد، شارژ هدايت شده (از طريق Ground ) و با توجه به سيستم باينری ( صفر و • يک )، سلول يک خوانده می شود ( مقدار آن 1 خواهد بود) در صورتيکه مقدار سلول صفر باشد در • محل برخورد سطر و ستون ديودی وجود نداشته و شارژ در ستون ، به سطر مورد نظر منتقل نخواهد • شد. همانطور که اشاره گرديد، تراشه ROM ، مستلزم برنامه نويسی وذخيره داده در زمان ساخت است . يک تراشه استاندارد ROM را نمی توان برنامه ريزی مجدد و اطلاعات جديدی را در آن نوشت .

29. حافظه (Read Only Memory) ROM • حافظه ROM يک نوع مدار مجتمع (IC) است که در زمان ساخت داده هائی در آن ذخيره می گردد. • حافظه ROMاز انواع حافظه های الکتریکی بوده که اطلاعاتش با قطع برق پاک نمی شود . اين نوع از • حافظه ها علاوه بر استفاده در کامپيوترهای شخصی در ساير دستگاههای الکترونيکی نيز استفاده می • شوند. حافظه های ROM از لحاظ تکنولوژی استفاده شده، دارای انواع زير می باشند: • 1- PROM(Programmable ROM )  :   نوعی حافظه ROM می باشد که کاربر می • تواند اطلاعات مورد نظر خود را در آن ذخیره کند (Programmable Rom) برای نوشتن اطلاعات در • داخل این نوع حافظه باید یک ولتاژ معین را به مدت مشخص به آی سی اعمال کرد. که معمولا برای این • منظور از Rom Brunner و یا RomProgrammer استفاده می شود. این نوع حافظه فقط توانایی • یکبار برنامه ریزی را دارد(One-Time Programmable) • 2- EPROM (Erasable Programmable ROM ) : این نوع حافظه توانایی • چندین بار برنامه ریزشدن را دارد و می توان اطلاعات آنرا حذف و اطلاعات جدیدی جایگزین کرد.هر حافظه EPROM یه پنجره (حفره) دارد که با تابش 20 دقیقه اشعه ماوراء بنفش (مثل نور مهتابی) از این حفره که برروی آی سی قرار دارد اطلاعات حافظه پاک می شود . به همین دلیل برروی این نوع حافظه معمولا یک برچسب نقره ای چسبانده می شود.

30. به همین دلیل به این نوع حافظه UV-EPROM ویا UV-Erasable PROM نیز گفته می شود. • معمولا در مدلهای قدیمی بردهای کامپیوتر از این نوع حافظه استفاده می شد . که از معایب آنها این • بود که توسط برد سیستم قابل برنامه ریزی نبودند. •  3- EEPROM(Electrically Erasable Programmable): این نوع حافظه به صورت الکتریکی قابل برنامه ریزی ( حذف یا ذخیره سازی اطلاعات) می باشد . به همین علت امکان برنامه ریزی این نوع حافظه توسط برد اصلی کامپیوتر وجود دارد . • 4- حافظه فلشFlash (( Flash Memory: • سخت افزار: • حافظه ها ی  الکترونيکی با اهداف متفاوت و به اشکال گوناگون تاکنون طراحی و عرضه شده اند. حافظه فلش ، يک نمونه از حافظه های الکترونيکی بوده که برای ذخيره سازی آسان و سريع اطلاعات در دستگاههائی نظير : دوربين های ديجيتال  ، کنسول  بازيهای کامپيوتری و ... استفاده می گردد. حافظه فلش اغلب مشابه  يک هارد استفاده می گردد تا حافظه اصلی . •  در تجهيزات زير از حافظه فلش استفاده می گردد : • تراشه BIOS موجود در کامپيوتر • Compact Flash که در دوربين های ديجيتال استفاده می گردد . • Smart Media که اغلب در دوربين های ديجيتال استفاده می گردد • Memory Stick که اغلب در دوربين های ديجيتال استفاده می گردد . • کارت های حافظه PCMCIA نوع I و II • کارت های حافظه برای کنسول های بازيهای ويدئويی

31. مبانی حافظه فلش : حافظه فلاش يک نوع خاص از تراشه های EEPROM است . حافظه فوق شامل شبکه ای مشتمل بر سطر و ستون است . در محل تقاطع هر سطر و يا ستون از دو ترانزيستور استفاده می گردد. دو ترانزيستور فوق توسط يک لايه نازک اکسيد از يکديگر جدا شده اند. يکی از ترانزيستورها Floating gate و ديگری Control gate خواهد بود. Floating gate صرفا" به سطر (Word Line) متصل است . تا زمانيکه لينک فوق وجود داشته باشد در سلول مربوطه مقدار يک ذخيره خواهد بود. بمنظور تغيير مقدار يک به صفر از فرآيندی با نام Fowler-Nordheim tunneling استفاده می گردد. از Tunneling بمنظور تغيير محل الکترون ها در Floating gate استفاد می شود. يک شارژ الکتريکی حدود 10 تا 13 ولت به floating gate داده می شود. شارژ از ستون شروع ( bit line) و سپس به floating gate خواهد رسيد .در نهايت شارژ فوق تخليه می گردد( زمين ) .شارژفوق باعث می گردد که ترانزيستور floating gate مشابه يک "پخش کننده الکترون  " رفتار نمايد . الکترون های مازاد فشرده شده و در سمت ديگر لايه اکسيد به دام افتاد  و يک شارژ منفی را باعث می گردند. الکترون های شارژ شده منفی ، بعنوان يک صفحه عايق  بين control gate و floating gate  رفتار می نمايند.دستگاه خاصی با نام Cell sensor سطح شارژ پاس داده شده به floating gate را مونيتور خواهد کرد. در صورتيکه جريان گيت بيشتر از 50 درصد شارژ باشد ، در اينصورت مقدار يک را دارا خواهد بود.زمانيکه شارژ پاس داده شده از 50 درصد آستانه عدول نموده مقدار به صفر تغيير پيدا خواهد کرد.يک تراشه EEPROM دارای گيت هائی است که تمام آنها باز بوده و هر سلول آن مقدار يک را دارا است.

32.  در اين نوع حافظهها ( فلش)  ،  بمنظور حذفاز مدارات  پيش بينی شده در زمان طراحی  ( بکمک • ايجاد يک ميدان الکتريکی)  استفاده می گردد.  در اين حالت می توان تمام  و يا بخش های خاصی از • تراشه را که " بلاک " ناميده می شوند، را حذف کرد.اين نوع حافظه نسبت به حافظه های • EEPROM سريعتر است ، چون داده ها  از طريق بلاک هائی  که معمولا" 512 بايت می باشند ( به • جای يک بايت در هر لحظه ) نوشته می شوند. • کارت های حافظه فلش : • تراشه BIOS در کامپيوتر، متداولترين نوع حافظه فلش است . کارت های Smart Media و • Compact Flash نيز نمونه های ديگری از حافظه های فلش بوده که اخيرا" متداول شده اند.  از • کارت های فوق بعنوان "فيلم های الکترونيکی" در دوربين های ديجيتال، استفاده می گردد • .کارتهای  حافظه برای  بازيهای کامپيوتری نظير Sega و PlayStation نمونه های ديگری از حافظه • های فلش می باشند. • استفاده از حافظه فلش نسبت به هارد دارای مزايای زير است : • حافظه های فلش نويز پذير نمی باشند. • سرعت دستيابی به حافظه های فلش بالا است . • حافظه های فلش دارای اندازه کوچک هستند. • حافظه فلش دارای عناصر قابل حرکت ( نظير هارد ) نمی باشند. • قيمت حافظه های فلش نسبت به هارد بيشتر است .

33. Flash Memory

35. حافظه پنهان (Cache) • این حافظه از سریعترین و گرانترین حافظه های الکتریکی است که اخرین اطلاعاتی کهتوسط CPUازش می شود را در خود ذخیره کرده و درصورت نیاز مجدد CPU به ان مراجعه کرده و خیلی سریعتر از حافظه RAMاطلاعات مورد نیاز خود را تهیه می کند . این نوع حافظه از انواع حافظه های سریع SRAMمی باشند . • حافظه Cache سهم بسیار زیادی در بالا بردن سرعت کامپیوترها خواهد داشت حافظه Cacheبرخلاف حافظه های دینامیکی به تازه سازی(Refresh) ندارند و به همین دلیل سرعت دستیابی به انها بسیار بالا می باشد علت این موضوع بکارگیری ترانزیستور بجای خازن در سلولهای حافظه SRAM می باشد

36. انواع حافظه Cache : 1- Cacheداخلی (حافظه نهان اولیه یا L1 ) نوعي Cache كه براي بهبود سرعت پردازش در پردازنده هاي 486 و سطح بالاتر تعبيه مي شود. Cache L1 را كه عموما حاوي 8KB است مي توان در يك سيكل ساعت خواند، بنابراين در ابتدا اين Cache جستجو مي شود.486 يك Cache L1 دارد. پنيتيوم داراي دو Cache است كه يكي براي برنامه‌ها وديگري براي داده ها مي باشد. اگر داده‌هاي مورد نياز هنوز در نهانگاه داخلي قرار داشته باشند، لازم نيست CPU منتظر بماند. چنانچه داده‌هاي در اين نهانگاه موجود نباشد CPU آنها را از نهانگاه L2 يا از گذرگاه سيستم يعني به طور مستقيم از حافظه اصلي بخواند . ظرفیت این حافظه از 8KB تا 256 KB می باشد 2- Cacheخارجی (حافظه نهان ثانویه یا ( L 2 حافغظه Cacheخارجی یا Mine Board Cacheدر مادربرد های 386DX به بعد پیش بینی شده است . این حافظه ها به صورت DIP روی مادربرد با مقادیر( 64,128,256,512 ) کیلوبایت و در مادربردهای جدید تا 1MBنیز قابل اضافه شدن می باشند . در پردازنده های پنتیوم پرو حافظه کش L2 نیز در داخل تراشه پردازنده قرار گرفته که باعث افزایش سرعت پردازنده نیز گردیده است . در پردازنده های II و III اول این حافظه در کنار پردازنده و روی کارتریج پردازنده قرار داشت ولی در پردازنده نسل دوم سلرون به بعد حافظه فوق در داخل خود پردازنده قرار گرفته که مقدار ان در پردازنه های مختلف از 128KB تا 8MB متغیر می باشد

38. 3-Cache خارجی جدید (حافظه نهان سوم) : اکثر پردازنده های پیشرفته جدید علاوه بر پشتیبانی بر حافظه های نهان L1 و L2 که در پردازنده و رو کارتریج پردازنده هستند می توانند حافظه نهان سومی را که روی برد اصلی قرار دارد پشتیبانی کنند . این نوع حافظه بیشتر برای پردازنده های جدید شرکت AMD با مدلهای K6-3 و K7 در بردهای اصلی مخصوص انها طراحی ومهیا گردیده است . 4- حافظه نهان مجازی : می توان به کمک برنامه های کمکی در سیستم عاملهای مختلف حافظه نهان مجازی ایجاد نمود . انواع حافظه های نهان مجازی عبارتند از : 1- RAM Cache : حافظه RAM Cache بخشی از فضای حافظه RAM است که به کمک دستورات و برنامه های مختلف در سیستم عامل تعیین وفعال می شوند . چون این نوع از حافظه از جنس DRAM است نسبت به حافظه های نهان SRAM دارای سرعت کمتری می باشد . وظیفه این نوع حافظه این است که داده های خوانده شده از روی دیسک سخت را موقتا در داخل خود نگهداری می کند در صورتی که پردازنده مجددا به این اطلاعت نیاز داشته باشد به این فضای حافظه مراجعه می کند . 2- Disk Cache : از دیسک سخت قسمتی برای حافظه مجازی توسط Cache استفاده می شود که توسط سیستم عامل قابل تنظیم می باشد

39. آشنائی با فلش ديسک)(Flash Disk يکی از ويژگی های قابل توجه کامپيوتر ، قابليت ذخيره و بازيابی اطلاعات بر روی رسانه های ذخيره سازی متفاوت است . هارد ديسک ، فلاپی ديسک و ديسک های فشرده نمونه هائی متداول در اين زمينه می باشند . برخی از حافظه های جانبی دارای اين ويژگی مهم می باشند که می توان آنان را براحتی جابجا نمود  و از داده های ذخيره شده بر روی آنان در مکان های متفاوتی استفاده کرد . به اين نوع از حافظه ها ، حافظه های Removable گفته می شود . فن اوری ايجاد حافظه های فوق از گذشته تاکنون دستخوش تحولات فراوانی شده است. در حافظه های اوليه، اطلاعات بر روی يک نوار مغناطيسی ذخيره می گرديد که توسط يک دستگاه کاست صوتی استفاده می گرديد . قبل از آن ، برخی کامپيوترها از پانج کارت به منظور ذخيره اطلاعات استفاده می نمودند .به منظور آگاهی از داده های ذخيره شده ، سوراخ های موجود برروی  کارت پانچ تفسير می گرديد . از آن زمان تاکنون ، فن آوری های متعددی به منظور توليد رسانه های ذخيره سازی Removable ايجاد شده است. امروزه می توان بر روی اين نوع از حافظه ها ( ديسک ، کاست ، کارت و يا کارتريج ) صدها مگابايت و يا چندين گيگابايت اطلاعات را ذخيره نمود .

40. مزايای استفاده از حافظه های: Removable • عرضه نرم افزارهای تجاری • Backup گرفتن اطلاعات مهم • اننتقال داده بين دو کامپيوتر • ذخيره نرم افزار و يا اطلاعاتی که از آنان بطور دائم استفاده نمی گردد . • ايمن سازی داده هائی که تمايل نداريم ساير افراد به آنان دستيابی داشته باشند . • انواع رسانه های ذخيره سازی اطلاعات :رسانه های ذخيره سازی Removable  را می توان به سه گروه عمده تقسيم نمود : • حافظه های مغناطيسی • حافظه های نوری • حافظه های Solid state • فلش ديسک و يا فلش درايو ، يکی از جديدترين دستگاه های ذخيره سازی اطلاعات است که با توجه به • ويژگی های منحصر بفرد خود توانسته است در  کانون توجه علاقه مندان قرار گيرد. حافظه استفاده شده • در اين نوع دستگاه ها  از نوع   Solid State بوده  و می توان هزاران مرتبه اطلاعاتی را بر روی • آنان نوشت و يا حذف نمود. 

41. Sony 512MB USB  Flash Drive

42. ويژگی فلش ديسک ها  : حافظه های فلش ، يکی از متداولترين نوع حافظه های Removable می باشند که از آنان در دستگاه های کوچکی نظير  دوربين های ديجيتال ، PDA  و يا فلش ديسک  استفاده می گردد. فلش ديسک های USB روشی سريع و آسان به منظور افزايش فضای ذخيره سازی را در اختيار کاربران قرار می دهند . اين نوع دستگاه ها با استفاده از ويژگی های Plug & Play بسادگی و از طريق يک پورت USB به کامپيوتر متصل می گردند .در زمانی که کامپيوتر روشن است می توان يک فلش ديسک را به پورت USB متصل و يا از آن جدا نمود .  پس از اتصال يک فلش ديسک به پورت USB کامپيوتر  و شناسائی آن توسط سيستم عامل و نصب نرم افزارهای ضروری ، می توان بسادگی فايل های مورد نظر را بر روی آن ذخيره نمود . قدرت درايوهای فوق متاثر از پورت های USB می باشد . از درايوهای فلش USB  به منظور اشتراک اطلاعات بين کامپيوترها و استفاده از فايل ها و اسناد مورد نظر در منزل و يا محل کار استفاده می گردد . حافظه های فوق دارای ظرفيت های متفاوتی بوده و می تواند تا چندين گيگابايت را شامل شود .  نحوه استفاده از فلش ديسک ها  ، همانند يک هارد ديسک قابل حمل بوده و پس از اتصال آنان به پورت USB کامپيوتر امکان استفاده از آنان فراهم می گردد .در اين رابطه به کابل های اضافه و يا آدپتور خاصی نياز نمی باشد . فلش ديسک ها امکان افزودن و حذف فايل ها را تا يکصد هزار مرتبه فراهم نموده و به منظور ذخيره محتويات ديجيتال تا ده سال مناسب می باشند ( از لحاظ تئوری ) . پس از نصب فلش ديسک ، نحوه عملکرد آن مشابه يک هارد ديسک بوده و می توان هر نوع داده ئی را بر روی آن ذخيره ، حذف و يا کپی نمود . فايل های موزيک ، اسناد ، نامه های الکترونيکی و فيلم  نمونه هائی در اين رابطه می باشد .

43. فلش ديسک های USB دارای يک اينترفيس از قبل تعبيه شده USB می باشند که با پورت های USB • 1.1 و USB 2.0 کار می کند . امکان استفاده از فلش ديسک های USB در سيستم های عامل متفاوتی • وجود دارد . • با استفاده از يک پورت  USB 2.0  و يک فلش درايو USB 2.0 ، می توان فايل ها را با سرعتی بالغ • بر هشت مگابايت در ثانيه بازيابی  و با سرعتی معادل هفت مگابايت در ثانيه ذخيره نمود. • در صورتی که BIOS  برد اصلی کامپيوتر اجازه دهد، می توان فلش ديسک را بگونه ای پيکربندی نمود • که با استفاده از آن سيستم را راه اندازی نمود (( booting   • امکان به اشتراک گذاشتن فلش ديسک ها در يک شبکه وجود داشته و تمامی عمليات آنان مشابه يک • هارد درايو می باشد. • در زمان انتقال داده بر روی يک فلش درايو ، چراغ LED  آن روشن می گردد (فلش ديسک در حال • استفاده برای عمليات خواندن و يا نوشتن است ). با توجه به اين که برخی از سيستم های عامل از • cache  در زمان نوشتن استفاده می نمايند ، می بايست قبل از جدا نمودن فلش ديسک از پورت USB • از غيرفعال بودن چراغ LED آنان اطمينان حاصل گردد . خارج نمودن فلش ديسک از کامپيوتر در حين • عمليات نوشتن و خواندن علاوه بر اين که داده ها را در معرض آسيب قرار می دهد می تواند به • کامپيوتر و فلش ديسک نيز آسيب برساند .

44. استفاده از فلش ديسک : • نصب : پس از نصب فلش ديسک به پورت USB و تشخيص آن توسط سيستم عامل با مراجعه به بخش My Computer می توان آن را در ليست درايوها مشاهده نمود .( يک آيکون Removable Disk  ) خواندن و نوشتن : نحوه خواندن ، نوشتن ، کپی و حذف فايل ها بر روی درايوهای فلش، مشابه هارد ديسک است . Unplug نمودن دستگاه : پس از اتمام کار می توان فلش ديسک را از پورت USB جدا نمود . بدين منظور می بايست فرآيند Safe Removal را  از طريق آيکون موجود در بخش Toolbar ( مطابق شکل زير ) دنبال نمود .

45. حافظه مجازی(Virtual Memory) • حافظه مجازی در ویندوز فضایی از هاردیسک است زمانی که حافظه RAM با کمبود فضا مواجه شود • ویندوز از ان به جای حافظه RAM استفاده می کند • باید توجه داشت که استفاده از حافظه مجازی در ویندوز باعث اشغال فضای هاردیسک برای نگهداری فایلهای موقتی و همچنین کاهش سرعت سیستم در هنگام اجرای برنامه ها از روی هاردیسک می شود • این حافظه مجازی را می توان از طریق ویندوز افزایش یا کاهش داد • برای تنظیم حافظه مجازی در ویندوز :

46. منابع • www.srco.ir • www.iritn.com • http://what-read-know.persianblog.com • www.myisfahan.com • www.ir-micro.com • shahingb1.mihanblog.com • www.sakhtafzar.com • کتاب ترفند های سخت افزار • کتاب مرجع کامل سخت افزار و مونتاژ کامپیوتر • کتاب سخت افزار پیتر نور تون ( مسعود پاک نظر ) • با تشکر • کاظم شاطری نسب