صدى المشاعر
02-08-2002, 01:04 PM
تعد الذاكرة هي مركز الكمبيوتر فاذا كان القرص الصلب نفسه ذاكرة لتخزين البيانات، فلماذا نحتاج الى أنواع اخرى من الذاكرة؟
تقنياً يستخدم مصطلح الذاكرة للدلالة على الاشكال السريعة والمؤقتة من التخزين، فإذا كان معالج كمبيوترك مضطراً للوصول الى القرص الصلب باستمرار للحصول على كل قطعة من البيانات يحتاجها في عمله، فإنه سينجز مهامه ببطء شديد، ولكن عندما تحفظ البيانات في الذاكرة، فإن المعالج يستطيع الوصول إليها بسرعة أكبر بكثير، ومعظم اشكال الذاكرة مصممة لتحتفظ بالبيانات بشكل مؤقت.
وفي الرسم التوضيحي تستطيع ان ترى ان المعالج يصل الى الذاكرة بحسب التسلسل الهرمي الموضح في الرسم، وفيما اذا كانت البيانات قادمة من المخزن الدائم (القرص الصلب) او من وسائل ادخال البيانات (لوحة المفاتيح مثلاً): فإن معظمها يذهب اولاً الى ذاكرة الوصول العشوائي او ما يعرف بالرام RAM: Random Access Memory)، ويقوم المعالج بتخزين اجزاء من البيانات سوف يحتاجها باستمرار في الذاكرة الفورية Cache Memory) ويحتفظ بتعليمات خاصة معينة في سجلاته (Register)، وسوف نتطرق الى كل هذه المسميات فيما بعد، المهم الآن ان تعرف ان كل مكونات جهازك، مثل المعالج، والقرص الصلب، ونظام التشغيل، تعمل مع بعضها كفريق واحد، والذاكرة واحدة من اكثر الاجزاء أهمية في هذا الفريق.
ومنذ اللحظة التي تشغل فيها جهازك الى ان تمل منه تغلقه، لا يستغني المعالج عن الذاكرة للحظة واحدة، وتعال معا لنلق نظرة على سيناريو للأحداث التي تحصل عادة بين هاتين اللحظتين (التشغيل والاغلاق): 1- انت تقوم بتشغيل كمبيوترتك.
2- يقوم الكمبيوتر بتحميل البيانات من ذاكرة القراءة (ROM: Read-Only Memory) وينفذ الاختبار الذاتي عند التشغيل (POST: Power-On Self-Test) ليتأكد من ان جميع المكونات الرئيسية تقوم بوظائفها كما يجب، (في هذا الاختبار يقوم موجه الذاكرة بعملية نسخ كمية من البيانات الى احد بتات الذاكرة ثم قراءتها من على نفس البت ليتأكد ان كل شيء على ما يرام).
3- يقوم الكمبيوتر بتحميل النظام الأساسي للادخال والاخراج او ما يعرف بالبيوس (BIOS: Basic Input-Output System) والذي يكون مخزناً في ذاكرة القراءة فقط (ROM) والبيوس تحتوي على المعلومات الأكثر اهمية حول ادوات التخزين، وتعاقب عملية الاقلاع، وتأمين الجهاز، ووظيفة التعرف على الاجهزة ذاتية التعريف (Plug and Play) بالاضافة الى عدة امور مهمة اخرى، وسوف نناقش (البيوس) بتفصيل اكبر في حديثنا عن كيفية عمل الذاكرة الومضية (Flash Memory).
4- يبدأ الكمبيوتر بتحميل نظام التشغيل من القرص الصلب الى الرام طالما بقي الكمبيوتر شغالاً، مما يسمح للمعالج بالوصول الفوري الى نظام التشغيل في كل لحظة، وهذا يحسن من اداء وانجاز الجهاز ككل.
5- عندما تفتح تطبيقاً معيناً تريد العمل به (برنامج وورد مثلاً)، يتم تحميله في الرام (مع ملاحظة ان العديد من التطبيقات تقوم بتحميل الاجزاء الأساسية منها فقط على ان تستدعي بقية الاجزاء عند الحاجة وذلك للاقتصاد في استهلاك الرام).
6- بعد ان يتم تحميل التطبيق فإن كل الملفات التي تفتح لتستخدم في تشغيل التطبيق يتم تحميلها في الرام.
7- وعندما تحفظ (Save) اي ملف وتغلق التطبيق الذي كنت تعمل به، يتم نسخ الملف الى اداة التخزين التي طلبتها (القرص الصلب مثلاً او القرص المرن) ثم يتم ازالة الملف والتطبيق ايضاً من الرام.
يتضح من الخطوات السابقة انه في كل مرة يتم فيها تحميل او فتح اي شيء يتم وضعه في الرام وهذا يعني ببساطة انه يوضع في منطقة التخزين المؤقت في الكمبيوتر، بحيث يستطيع المعالج الوصول اليه بسهولة اكبر، فيقوم بطلب البيانات التي يحتاجها من الرام، ويتعامل معها ويعالجها ثم يعيد نسخها في الرام ثانية عبر سلسلة متتالية من العمليات المتواصلة، وفي معظم الكمبيوترات، تتم عملية تبادل البيانات هذه بين المعالج والرام ملايين المرات في كل ثانية. وعندما يتم اغلاق التطبيق، يتم ازالته ـ وكل الملفات المتعلقة به ـ من الرام لافساح المجال للبيانات الجديدة القادمة، واذا لم يتم حفظ الملفات التي تم تغييرها بشكل نهائي في احدى وسائل التخزين الدائمة قبل ازالتها من الرام فإن التغييرات التي اجريت تضيع (وهذا سبب ضياع البيانات في حالة انقطاع التيار الكهربائي مثلا اذا لم تكن مخزنة على وسيلة تخزين دائمة).
السرعة هناك سؤال شائع عن الكمبيوترات الشخصية يتبادر الى الذهن بإلحاح واستمرار هو: «لماذا يحتاج الكمبيوتر كل هذه الانظمة من الذاكرة؟» فالكمبيوتر العادي يحتوي على مستويين من الذاكرة الفورية، وذاكرة الرام العادية، والذاكرة الافتراضية والقرص الصلب. لماذا؟ ان المعالجات السريعة القوية تحتاج الوصول السريع والسهل الى كميات كبيرة من البيانات لكي تعظم من سرعة انجازها للوظائف المطلوبة، فإذا لم يتمكن المعالج من الحصول على البيانات التي يطلبها فإنه سيتوقف عن العمل بانتظار وصولها اليه، والمعالجات الحديثة تعمل بسرعات عالية تتجاوز الجيجاهيرتز الواحد، وتستهلك كميات هائلة من البيانات (مليارات البيانات في كل ثانية) ـ والمشكلة التي تواجه مصممي الكمبيوترات هي ان الذاكرة التي تستطيع مسايرة اداء المعالج سرعة واحد جيجا ستكون غالية جداً لدرجة لا يستطيع ان يتحمل ثمنها احد اذا كانت بسعات كبيرة، لذا فقد حل المصممون مشكلة التكلفة هذه عن طريق «تقطيع» الذاكرة الى اجزاء، مستخدمين الاحجام الصغيرة مع الانواع الغالية من الذاكرة، ثم يقومون بتدعيمها بالاحجام الكبيرة الأقل سعراً. وارخص انواع ذاكرات القراءة والكتابة شائعة الاستخدام في هذه الايام هي الاقراص الصلبة التي توفر مساحات تخزين دائمة وغير باهظة الثمن، فأنت تستطيع ان تقتني قرصاً صلباً لا يكلفك اكثر من جنيهات قليلة مقابل كل ميجابايت قد تأخذ وقتاً طويلاً بعض الشيء (حوالي ثانية تقريباً) اي ان القرص الصلب يتيح لك مساحة تخزين رخيصة جداً وكبيرة جداً.
. كيف تعمل ذاكرة الرام؟ ان ذاكرة الوصول العشوائي (RAM: Random Access Memory) هي اكثر انواع ذاكرات الكمبيوتر شهرة، وقد سميت بـ «الوصول العشوائي» لأنك تستطيع الوصول الى اية خلية من خلالها مباشرة اذا كنت تعرف العمود والصف اللذين يتقاطعان في تلك الخلية، على عكس ذاكرة السام (SAM: Serial Access Memory) اي ذاكرة الوصول المتسلسل، والتي تخزن البيانات على شكل سلسلة من خلايا الذاكرة يمكن الوصول اليها فقط عن طريق التتابع، حيث تخزن البيانات عادة بالترتيب الذي سيتم استخدامها به، وهي انسب في بعض التطبيقات (كارت الصورة مثلاً).
والفارق بين الرام والسام مثل الفارق بين اسطوانة السي دي وبين شريط الكاسيت، ففي الاول تستطيع الوصول الى الاغنية التي ترغب في سماعها مباشرة دون المرور بالأغاني التي تسبقها، اما في حالة شريط الكاسيت فعليك ادارة الشريط الى الأمام كي تصل الى اغنيتك.
أساسيات الرام بداية تتألف رقاقة الذاكرة من دائرة مغلقة مكونة من ملايين الترانزيستورات (Transistors) والمكثفات (Capacitors)، ولكن يجب ان نفرق هنا بين نوعين من الرامات يختلفان في طريقة العمل هما الرام الديناميكية والرام الاستاتيكية.
في الرام الديناميكية (DRAM) وهي اكثر ذاكرات الكمبيوتر شيوعاً، تتألف خلية الذاكرة الواحدة من ترانزيستور ومكثف، وهذه الخلية تتسع لـ (بت) واحد من البيانات حيث يقوم المكثف بحمل بت البيانات سواء كان صفراً أم واحداً ـ بينما يقو الترانزيستور بدور المفتاح الذي يسمح لمجموعة الدائرات الكهربائية الرئيسية في رقاقة الذاكرة بقراءة محتويات المكثف او بتغيير حالتها.
وللحديث بقية
تشاااااوووو
http://www.afary.com/cards/images//thumb/love/73.j pg
تقنياً يستخدم مصطلح الذاكرة للدلالة على الاشكال السريعة والمؤقتة من التخزين، فإذا كان معالج كمبيوترك مضطراً للوصول الى القرص الصلب باستمرار للحصول على كل قطعة من البيانات يحتاجها في عمله، فإنه سينجز مهامه ببطء شديد، ولكن عندما تحفظ البيانات في الذاكرة، فإن المعالج يستطيع الوصول إليها بسرعة أكبر بكثير، ومعظم اشكال الذاكرة مصممة لتحتفظ بالبيانات بشكل مؤقت.
وفي الرسم التوضيحي تستطيع ان ترى ان المعالج يصل الى الذاكرة بحسب التسلسل الهرمي الموضح في الرسم، وفيما اذا كانت البيانات قادمة من المخزن الدائم (القرص الصلب) او من وسائل ادخال البيانات (لوحة المفاتيح مثلاً): فإن معظمها يذهب اولاً الى ذاكرة الوصول العشوائي او ما يعرف بالرام RAM: Random Access Memory)، ويقوم المعالج بتخزين اجزاء من البيانات سوف يحتاجها باستمرار في الذاكرة الفورية Cache Memory) ويحتفظ بتعليمات خاصة معينة في سجلاته (Register)، وسوف نتطرق الى كل هذه المسميات فيما بعد، المهم الآن ان تعرف ان كل مكونات جهازك، مثل المعالج، والقرص الصلب، ونظام التشغيل، تعمل مع بعضها كفريق واحد، والذاكرة واحدة من اكثر الاجزاء أهمية في هذا الفريق.
ومنذ اللحظة التي تشغل فيها جهازك الى ان تمل منه تغلقه، لا يستغني المعالج عن الذاكرة للحظة واحدة، وتعال معا لنلق نظرة على سيناريو للأحداث التي تحصل عادة بين هاتين اللحظتين (التشغيل والاغلاق): 1- انت تقوم بتشغيل كمبيوترتك.
2- يقوم الكمبيوتر بتحميل البيانات من ذاكرة القراءة (ROM: Read-Only Memory) وينفذ الاختبار الذاتي عند التشغيل (POST: Power-On Self-Test) ليتأكد من ان جميع المكونات الرئيسية تقوم بوظائفها كما يجب، (في هذا الاختبار يقوم موجه الذاكرة بعملية نسخ كمية من البيانات الى احد بتات الذاكرة ثم قراءتها من على نفس البت ليتأكد ان كل شيء على ما يرام).
3- يقوم الكمبيوتر بتحميل النظام الأساسي للادخال والاخراج او ما يعرف بالبيوس (BIOS: Basic Input-Output System) والذي يكون مخزناً في ذاكرة القراءة فقط (ROM) والبيوس تحتوي على المعلومات الأكثر اهمية حول ادوات التخزين، وتعاقب عملية الاقلاع، وتأمين الجهاز، ووظيفة التعرف على الاجهزة ذاتية التعريف (Plug and Play) بالاضافة الى عدة امور مهمة اخرى، وسوف نناقش (البيوس) بتفصيل اكبر في حديثنا عن كيفية عمل الذاكرة الومضية (Flash Memory).
4- يبدأ الكمبيوتر بتحميل نظام التشغيل من القرص الصلب الى الرام طالما بقي الكمبيوتر شغالاً، مما يسمح للمعالج بالوصول الفوري الى نظام التشغيل في كل لحظة، وهذا يحسن من اداء وانجاز الجهاز ككل.
5- عندما تفتح تطبيقاً معيناً تريد العمل به (برنامج وورد مثلاً)، يتم تحميله في الرام (مع ملاحظة ان العديد من التطبيقات تقوم بتحميل الاجزاء الأساسية منها فقط على ان تستدعي بقية الاجزاء عند الحاجة وذلك للاقتصاد في استهلاك الرام).
6- بعد ان يتم تحميل التطبيق فإن كل الملفات التي تفتح لتستخدم في تشغيل التطبيق يتم تحميلها في الرام.
7- وعندما تحفظ (Save) اي ملف وتغلق التطبيق الذي كنت تعمل به، يتم نسخ الملف الى اداة التخزين التي طلبتها (القرص الصلب مثلاً او القرص المرن) ثم يتم ازالة الملف والتطبيق ايضاً من الرام.
يتضح من الخطوات السابقة انه في كل مرة يتم فيها تحميل او فتح اي شيء يتم وضعه في الرام وهذا يعني ببساطة انه يوضع في منطقة التخزين المؤقت في الكمبيوتر، بحيث يستطيع المعالج الوصول اليه بسهولة اكبر، فيقوم بطلب البيانات التي يحتاجها من الرام، ويتعامل معها ويعالجها ثم يعيد نسخها في الرام ثانية عبر سلسلة متتالية من العمليات المتواصلة، وفي معظم الكمبيوترات، تتم عملية تبادل البيانات هذه بين المعالج والرام ملايين المرات في كل ثانية. وعندما يتم اغلاق التطبيق، يتم ازالته ـ وكل الملفات المتعلقة به ـ من الرام لافساح المجال للبيانات الجديدة القادمة، واذا لم يتم حفظ الملفات التي تم تغييرها بشكل نهائي في احدى وسائل التخزين الدائمة قبل ازالتها من الرام فإن التغييرات التي اجريت تضيع (وهذا سبب ضياع البيانات في حالة انقطاع التيار الكهربائي مثلا اذا لم تكن مخزنة على وسيلة تخزين دائمة).
السرعة هناك سؤال شائع عن الكمبيوترات الشخصية يتبادر الى الذهن بإلحاح واستمرار هو: «لماذا يحتاج الكمبيوتر كل هذه الانظمة من الذاكرة؟» فالكمبيوتر العادي يحتوي على مستويين من الذاكرة الفورية، وذاكرة الرام العادية، والذاكرة الافتراضية والقرص الصلب. لماذا؟ ان المعالجات السريعة القوية تحتاج الوصول السريع والسهل الى كميات كبيرة من البيانات لكي تعظم من سرعة انجازها للوظائف المطلوبة، فإذا لم يتمكن المعالج من الحصول على البيانات التي يطلبها فإنه سيتوقف عن العمل بانتظار وصولها اليه، والمعالجات الحديثة تعمل بسرعات عالية تتجاوز الجيجاهيرتز الواحد، وتستهلك كميات هائلة من البيانات (مليارات البيانات في كل ثانية) ـ والمشكلة التي تواجه مصممي الكمبيوترات هي ان الذاكرة التي تستطيع مسايرة اداء المعالج سرعة واحد جيجا ستكون غالية جداً لدرجة لا يستطيع ان يتحمل ثمنها احد اذا كانت بسعات كبيرة، لذا فقد حل المصممون مشكلة التكلفة هذه عن طريق «تقطيع» الذاكرة الى اجزاء، مستخدمين الاحجام الصغيرة مع الانواع الغالية من الذاكرة، ثم يقومون بتدعيمها بالاحجام الكبيرة الأقل سعراً. وارخص انواع ذاكرات القراءة والكتابة شائعة الاستخدام في هذه الايام هي الاقراص الصلبة التي توفر مساحات تخزين دائمة وغير باهظة الثمن، فأنت تستطيع ان تقتني قرصاً صلباً لا يكلفك اكثر من جنيهات قليلة مقابل كل ميجابايت قد تأخذ وقتاً طويلاً بعض الشيء (حوالي ثانية تقريباً) اي ان القرص الصلب يتيح لك مساحة تخزين رخيصة جداً وكبيرة جداً.
. كيف تعمل ذاكرة الرام؟ ان ذاكرة الوصول العشوائي (RAM: Random Access Memory) هي اكثر انواع ذاكرات الكمبيوتر شهرة، وقد سميت بـ «الوصول العشوائي» لأنك تستطيع الوصول الى اية خلية من خلالها مباشرة اذا كنت تعرف العمود والصف اللذين يتقاطعان في تلك الخلية، على عكس ذاكرة السام (SAM: Serial Access Memory) اي ذاكرة الوصول المتسلسل، والتي تخزن البيانات على شكل سلسلة من خلايا الذاكرة يمكن الوصول اليها فقط عن طريق التتابع، حيث تخزن البيانات عادة بالترتيب الذي سيتم استخدامها به، وهي انسب في بعض التطبيقات (كارت الصورة مثلاً).
والفارق بين الرام والسام مثل الفارق بين اسطوانة السي دي وبين شريط الكاسيت، ففي الاول تستطيع الوصول الى الاغنية التي ترغب في سماعها مباشرة دون المرور بالأغاني التي تسبقها، اما في حالة شريط الكاسيت فعليك ادارة الشريط الى الأمام كي تصل الى اغنيتك.
أساسيات الرام بداية تتألف رقاقة الذاكرة من دائرة مغلقة مكونة من ملايين الترانزيستورات (Transistors) والمكثفات (Capacitors)، ولكن يجب ان نفرق هنا بين نوعين من الرامات يختلفان في طريقة العمل هما الرام الديناميكية والرام الاستاتيكية.
في الرام الديناميكية (DRAM) وهي اكثر ذاكرات الكمبيوتر شيوعاً، تتألف خلية الذاكرة الواحدة من ترانزيستور ومكثف، وهذه الخلية تتسع لـ (بت) واحد من البيانات حيث يقوم المكثف بحمل بت البيانات سواء كان صفراً أم واحداً ـ بينما يقو الترانزيستور بدور المفتاح الذي يسمح لمجموعة الدائرات الكهربائية الرئيسية في رقاقة الذاكرة بقراءة محتويات المكثف او بتغيير حالتها.
وللحديث بقية
تشاااااوووو
http://www.afary.com/cards/images//thumb/love/73.j pg