الذاكرة الأساسية والثانوية في الكمبيوتر، ووظائف وسائط التخزين، وأنواع الذاكرة، ووحدة الذاكرة. وهذا ما سنتعرف عليه فيما يلي.
الذاكرة الرئيسية والثانوية في الكمبيوتر
-أساسيات وحدات التخزين الأولية والثانوية
تلعب الذاكرة دورًا مهمًا في أجهزة الكمبيوتر لتخزين البيانات واسترجاعها. تنقسم ذاكرة الكمبيوتر إلى ذاكرة أساسية وذاكرة ثانوية.
في حين أن التخزين الأساسي هو الذاكرة الرئيسية للكمبيوتر والتي تستخدم لتخزين البيانات أو المعلومات بشكل مؤقت، بينما تشير الذاكرة الثانوية إلى أجهزة التخزين الخارجية التي تستخدم لتخزين البيانات أو المعلومات بشكل دائم.
– الوصول إلى وحدات التخزين الرئيسية الثانوية
تحتفظ الذاكرة الأساسية فقط بتلك البيانات أو التعليمات التي يعالجها الكمبيوتر حاليًا والتي تسمح للمعالج بالوصول إلى التطبيقات والخدمات قيد التشغيل المخزنة مؤقتًا على عنوان ذاكرة محدد. من ناحية أخرى، يعتبر التخزين الثانوي ثابتًا بطبيعته مما يعني أنه يتم نقل التعليمات إلى الذاكرة الرئيسية أولاً ثم يتم إعادتها. موجهة إلى وحدة المعالجة المركزية.
-بيانات عن وحدات التخزين الأولية والثانوية
في الذاكرة الأساسية، يتم الوصول إلى البيانات مباشرة عن طريق وحدة المعالجة وتبقى في الذاكرة الرئيسية حتى تتم المعالجة. يتم تخزين المعلومات والبيانات في رقائق أشباه الموصلات بحيث تكون سعة تخزينها محدودة. في التخزين الثانوي، يتم تخزين المعلومات في أجهزة تخزين خارجية ولا يمكن الوصول إليها مباشرة عن طريق وحدة المعالجة.
– طبيعة وحدات التخزين الأولية والثانوية
تتميز وحدات التخزين الأساسية بطبيعتها المتطايرة، مما يعني أن البيانات أو المعلومات المخزنة في الذاكرة الرئيسية مؤقتة، مما قد يؤدي إلى فقدان البيانات في حالة انقطاع التيار الكهربائي ولا يمكن الاحتفاظ بها. وعلى العكس من ذلك، فإن وحدات التخزين الثانوية تكون غير متطايرة بطبيعتها، مما يعني تخزين المعلومات بشكل دائم. بدون فقدان البيانات في حالة انقطاع التيار الكهربائي، تظل البيانات سليمة ما لم يحذفها المستخدم عمدًا.
– أجهزة التخزين الرئيسية والثانوية
يمكن أيضًا الإشارة إلى وحدات التخزين الرئيسية باسم ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). بسبب الاختيار العشوائي لعناوين الذاكرة، تحتفظ ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بالبيانات بطريقة موحدة ويمكن فقدانها عند انقطاع الطاقة.
يشير التخزين الثانوي إلى أجهزة التخزين الخارجية مثل القرص الصلب، والأقراص الضوئية، والأقراص المضغوطة، ومحركات الأقراص المحمولة، والأشرطة المغناطيسية، وما إلى ذلك. وهي أجهزة تخزين عالية ذات سعات تخزين كبيرة تتراوح من الجيجابايت إلى تيرابايت.
-سرعة وحدات التخزين الأولية والثانوية
في وحدة التخزين الأساسية، يتم تخزين التطبيقات والتعليمات في الذاكرة الرئيسية مما يجعل الوصول إليها أسرع نسبيًا عبر ناقل البيانات. يستطيع المعالج استرداد البيانات بشكل أسرع مما يفعل مع الذاكرة الثانوية التي تعمل مثل الذاكرة الاحتياطية لتخزين البيانات في أجهزة التخزين الخارجية.
وظائف وسائط التخزين
– بعد معرفة الفرق بين الذاكرة الأولية والذاكرة الثانوية لا بد من معرفة وظائف وسائط التخزين حيث يعتبر تخزين البيانات من أهم الوظائف لأنها تقنية تشترك فيها جميع مكونات الكمبيوتر سواء المكونات المادية أو البرامج .
تقوم وسائط التسجيل بتخزين البيانات الرقمية من خلال وحدة المعالجة المركزية، وتقوم بمعالجة كافة البيانات من خلال العمليات الحسابية والمنطقية.
أنواع الذاكرة
-ROM ذاكرة القراءة فقط
إنها ذاكرة لا يمكن القراءة منها إلا دون كتابتها أو تعديلها. وتقوم الشركة المصنعة بتخزين محتواه أثناء تصنيعه، وتحتفظ بالبيانات عند انقطاع التيار الكهربائي. يتم استخدامه لأغراض محددة، مثل تخزين ملف أو برنامج (مثل برنامج Firmware) وقراءته دون الحاجة إلى تعديله. مثال على هذه الذاكرة هو ذاكرة BIOS. هناك ثلاثة أنواع من هذه الذاكرة:
-ذاكرة قابلة للبرمجة PROM
ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة (OTP NVM) (الذاكرة غير المتطايرة القابلة للبرمجة لمرة واحدة) هي ذاكرة رقمية يتم فيها قفل كل بت على عنصر إلكتروني لا يمكن تعديله. يتم كتابة البيانات على هذه الذاكرة بعد تصنيعها وتبقى هناك بشكل دائم دون إمكانية تعديلها أو إزالتها. ولكتابة محتواه يوضع في جهاز يسمى “مبرمج PROM”. يستخدم هذا النوع في الأجهزة المحمولة والمتحكمات الدقيقة والأجهزة الإلكترونية الأخرى.
-ذاكرة قابلة للمسح وبرمجة EPROM
على عكس النوع السابق، يمكن مسح محتوى هذا الـ EPROM (ذاكرة القراءة فقط القابلة للبرمجة) عن طريق تعريض الخلايا للأشعة فوق البنفسجية ثم إعادة كتابتها. وتستهلك هذه العملية (المسح وإعادة البرمجة) عمر الذاكرة ويصل عدد مرات مسحها وإعادة برمجتها إلى 1000 مرة. ويوجد ثقب في أعلى الذاكرة يسمح للأشعة فوق البنفسجية بالمرور إلى الخلايا لمسح محتوياتها دفعة واحدة. ولذلك يجب إخراج هذه الذاكرة من اللوحة ووضعها على جهاز البرمجة لبرمجتها مرة أخرى. غالبًا ما يتم وضعه على المقبس لتسهيل إزالته وإعادة تجميعه.
-كبش
وهي نوع من الذاكرة المتطايرة التي تفقد محتواها عند انقطاع التيار الكهربائي عنها، ولكن هناك أنواع ثابتة من هذه الذاكرة تم تطويرها حديثاً ولا تفقد محتواها عند انقطاع التيار الكهربائي، وتسمى NVRAM (غير- ذاكرة الوصول العشوائي المتطايرة). يطلق عليها اسم “ذاكرة الوصول العشوائي” نظرا لإمكانية الوصول إلى أي موقع في هذه الذاكرة مباشرة وبزمن محدد سواء الوصول إلى العنوان الأول أو الأخير في الذاكرة، على عكس ذاكرة الوصول التسلسلي (SAM) التي يجب أن تكون جميع الخلايا فيها القراءة من البداية للوصول إلى الخلية الأخيرة. زمن قراءة وكتابة هذه الذكرى متساوي.
هناك أنواع متعددة من هذه الذاكرة، بعضها قيد التطوير مثل T-RAM و Z-RAM، لكننا سنشرح النوعين الأساسيين وهما SRAM و DRAM.
-SRAM (ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة)
وهي نوع متطاير من الذاكرة وسميت بالساكنة لتمييزها عن ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (Dynamic RAM) التي تحتاج إلى التنشيط لمواصلة حفظ البيانات، كما سنرى لاحقاً.
تتكون الخلية الواحدة عادة من ستة ترانزستورات ويمكن أن تتراوح من 4 إلى 10 ترانزستورات من نوع MOSFET لتخزين بت واحد (0 أو 1). تحتفظ الخلايا بشحنتها طالما أن هناك تيارًا ما لم يتم مسح محتواها أو تعديله.
وحدة الذاكرة
تعد وحدة الذاكرة أحد المكونات المادية للكمبيوتر، حيث يحتاج الكمبيوتر إلى تذكر البيانات والتعليمات والاحتفاظ بها بشكل مؤقت أو دائم حتى يتمكن من إتمام المهام المطلوبة منه بنجاح.
يمكن القول أن الحاسوب لا يمكنه أداء مهامه دون وجود الذاكرة، ويمكن تبسيط مفهوم الذاكرة على أنها عبارة عن مساحة أو شريحة تحتوي على عدد كبير من الخلايا الإلكترونية التي تنقسم إلى مجموعات محدودة من الخلايا. يتم إعطاء كل خلية عنوانًا مرتبطًا بالعنوان المعطى مسبقًا للمجموعة من أجل الوصول إليه. أي خلية والتعامل مع محتوياتها لاستخراج البيانات منها أو تخزينها.
تختلف أنواع الذاكرة من حيث الحجم أو السعة المخصصة للتخزين (للحفظ) حسب نوع المادة وشكل الجهاز الموجود عليه.