วันพฤหัสบดีที่ 27 มิถุนายน พ.ศ. 2556

คุณสมบัติของหน่วยความจำในระบบโครงสร้างคอมพิวเตอร์

หน่วยความจำมี 3 ประเภท ดังนี้

CACHE คือ หน่วยความจำขนาดเล็กที่มีความเร็วสูงซึ่งเก็บข้อมูล หรือคำสั่งที่ถูกเรียกใช้หรือเรียกใช้บ่อยๆ ข้อมูลและคำสั่งที่เก็บอยู่ใน CACHEซึ่งทำงานโดยใช้ SRAM (STATIC RAM) จะถูกดึงไปใช้งานได้เร็วกว่าการดึงข้อมูลจากหน่วยความจำหลัก (MAIN MEMORY)ซึ่งใช้DRAM (DYNAMIC RAM )หลายเท่าตัว

การทำงานของ CACHE เป็นขั้นตอนดังนี้
โปรแกรมที่ทำงานโดยผ่านหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ได้ทำการเรียกข้อมูลหรือรหัสที่ CPUจำเป็นต้องใช้ RAM cache ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรหลักในเครื่องคอมพิวเตอร์ ได้รับสัญญานการเรียกข้อมูลในขณะที่คำสั่งการเรียกข้อมูลกำลังเดินทางไปยัง RAM และ cache จะทำการค้นหาข้อมูลจากRAM และส่งต่อข้อมูลไปยัง CPU ในการค้นหาข้อมูลครั้งแรกอาจจะใช้เวลานานโดยที่ตัวCPU ไม่สามารถทำงานอย่างอื่นได้ในเวลานั้น ในขั้นตอนการค้นหาข้อมูลนี้ cache จะทำการบันทึกข้อมูลที่ค้นพบไว้ใน high-speed memory chips ที่มีเฉพาะภายใน cache ในทันที่cache ตรวจสอบพบว่า CPU ได้ทำงานเสร็จสิ้นและกำลังว่างอยู่ cache จะทำการค้นหาข้อมูลหรือรหัสของโปรแกรม ซึ่งอยู่ใกล้เคียงกับตำแหน่งของข้อมูลที่ทางโปรแกรมได้เรียกใช้ก่อนหน้านี้จาก memory address และจัดเก็บข้อมูลไว้ใน high-speed memory chips ครั้งต่อไปที่ทางโปรแกรมถามหาข้อมูลจากทางหน่วยประมวลผลกลาง(CPU) cacheจะตรวจสอบดูว่าข้อมูลที่โปรแกรมต้องการมีอยู่ใน high-speed memory chips แล้วหรือยัง ถ้ามีอยู่แล้ว cache จะส่งข้อมูลไปให้ CPUได้โดยไม่จำเป็นต้องผ่านหน่วยความจำหลักซึ่งมีการทำงานที่ช้ากว่ามาก ทำให้CPU สามารถลดเวลาไร้ประสิทธิภาพ และทำงานได้มากขึ้น เมื่อ CPU ต้องการเปลี่ยนข้อมูลบางอย่างที่มีอยู่ในหน่วยความจำหลักอยู่แล้ว cache จะตรวจสอบดูก่อนว่าข้อมูลที่โปรแกรมต้องการจะเปลี่ยน มีการจัดเก็บอยู่ใน high-speed memory chips แล้วหรือยัง ถ้ามีอยู่แล้ว cache จะเปรียบเทียบข้อมูลที่มีอยู่เดิมกับข้อมูลใหม่ที่เปลี่ยนไป และจะส่งข้อมูลไปเฉพาะ memory address ใน หน่วยความจำหลัก ที่มีการเปลี่ยนแปลงข้อมูลจากข้อมูลเดิมใน high-speed memory chips ซึ่งจะเร็วกว่าการเปลี่ยนแปลงข้อมูลทั้งหมด 

Dynamic Ram เป็นหน่วยความจำชนิดหนึ่งของไมโครโปรเซสเซอร์ เหมือน Static Ramแต่ข้อมูลจะสูญหายไป เมื่อไม่มีไฟเลี้ยงวงจร
Dynamic Ram ซึ่งสร้างมาจาก CMOS ที่มีหลักการทำงาน เหมือนตัวประจุ เมื่อเวลาผ่านไป ข้อมูลจะสูญหายไปเอง แม้ว่าจะมีการจ่ายไฟเลี้ยงตลอดเวลา เนื่องจาก เกิดการรั่วไหลของประจุ ดังนั้นไมโครโปรเซสเซอร์จะต้องมีการ Refresh ข้อมูลตลอดเวลาการใช้งาน
 การเชื่อมโยง Z-80 เข้ากับ SRAM มีข้อดีคือ สามารถเชื่อมโยงได้ง่าย แต่จุดอ่อนของ RAMประเภทนี้คือ มีขนาดความจุต่อหน่วยความจำต่ำ ถึงแม้ว่าในปัจจุบันเราจะสามารถทำให้มันมีขนาดความจุสูงขึ้นแล้วก็ตาม เช่นพวก CMOS RAM 6264 หรือ 62256 แต่ราคา SRAM ก็ยังแพงกว่า DRAM มาก ดังนั้น DRAM จึงสามารถที่จะประยุกต์ใช้ในระบบไมโครโปรเซสเซอร์ที่ต้องการหน่วยความจำที่มีขนาดความจุสูงๆได้ 

หน่วยความจำแบบสแตติกแรม
หน่วยความจำแบบสแตติกแรม
        เป็นแรมที่มีฟลิบฟลอบเป็นตัวเก็บข้อมูลภายในแต่ละบิต ดังนั้นข้อมูลที่เก็บอยู่ภายในสแตติกแรมจะไม่สญหายไปจนกระทั่งสแตติกแรมไม่ได้รับแรงดันไบอัสฟลิปฟลอปภายในสแตติกแรมมี 2 แบบ คือ แบบที่ใช้ไบโพล่าร์ทรานซิสเตอร์ และแบบที่ใช้มอสทรานซิสเตอร์ ซึ่งชนิดที่เป็นมอสทรานซิสเตอร์จะกินกำลังไฟฟ้าน้อยกว่าชนิดไบโพล่าร์ทรานซิสเตอร์

การทำงานของสแตติกแรม
        สแตติกแรมส่วนมากใช้ต่อภายในเครื่องคอมพิวเตอร์ และต่อใช้งานโดยการควบคุมของซีพียู ในการอ่านหรือเขียนข้อมูลภายในสแตติกแรมจะใช้ความเร็วสูงมากซึ่งเท่ากับความเร็วซีพียู ดังนั้นการนำสแตติกแรมและชิปที่ใช้ควบคุมไปใช้ร่วมกับซีพียูใดๆ จะต้องศึกษาคู่มือของแรมให้ละเอียด เวลาการทำงานของสแตติกแรมแบ่งเป็นรอบการอ่านข้อมูลและรอบการเขียนข้อมูล