หน่วยความจำหลัก

หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit)

หน่วยความจำหลักที่นิยมใช้งานอยู่ในปัจจุบัน สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ

หน่วยความจำหลักแบบอ่านได้อย่างเดียว (Read Only Memory)
นิยมเรียกสั้น ๆ ว่า รอม (ROM) คือหน่วยความจำที่เก็บชุดคำสั่งที่ใช้ในการเริ่มต้นการทำงานหรือชุดคำสั่งที่สำคัญ ๆ ของระบบคอมพิวเตอร์ โดยคำสั่งที่ใช้ในชิปชื่อ ROM BIOS (Basic Input/Output System) เนื่องจากรอมมีคุณสมบัติในการเก็บข้อมูลได้ตลอดโดยไม่ต้องใช้ไฟฟ้าหล่อเลี้ยง นั่นคือ แม้จะปิดเครื่องแล้วเมื่อเปิดเครื่องใหม่ข้อมูลในรอมก็ยังอยู่เหมือนเดิม แต่ข้อเสียของรอมคือหน่วยความจำชนิดนี้ไม่สามารถแก้ไขหรือเพิ่มเติมชุดคำสั่งได้ในภายหลัง รวมทั้งมีความเร็วในการทำงานช้ากว่าหน่วยความจำแบบแรม

นอกจากนี้ ในปัจจุบันมีรอมที่เป็นชิปพิเศษแบบต่าง ๆ อีก คือ

PROM (Programmable Read-Only Memory)
เป็นหน่วยความจำแบบรอม ที่สามารถบันทึกด้วยเครื่องบันทึกพิเศษได้หนึ่งครั้ง จากนั้นจะลบหรือแก้ไขไม่ได้

EPROM (Erasable PROM)
เป็นหน่วยความจำรอม ที่ใช้แสงอัลตราไวโอเลตในการเขียนข้อมูล สามารถนำออกจากคอมพิวเตอร์โดยใช้เครื่องมือพิเศษและบันทึกข้อมูลใหม่ได้

EEPROM (Electrically Erasable PROM)
จะเป็นเทคโนโลยีใหม่ล่าสุดซึ่งรวมเอาข้อดีของรอมและแรมเข้าด้วยกัน เป็นชิปที่ไม่ต้องใช้ไฟฟ้าในการหล่อเลี้ยงและสามารถเขียน แก้ไขหรือลบข้อมูลที่เก็บไว้ได้ด้วยโปรแกรมพิเศษ โดยไม่ต้องถอดออกจากเครื่องคอมพิวเตอร์ ทำให้เปรียบเสมือนกับหน่วยเก็บข้อมูลสำรองที่มีความเร็วสูง หน่วยความจำชนิดนี้มีข้อด้อย 2 ประการเมื่อเทียบกับหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง นั่นคือราคาที่สูงและมีความจุข้อมูลต่ำกว่ามาก ทำให้การใช้งานยังจำกัดอยู่กับงานที่ต้องการความเร็วสูงและเก็บข้อมูลไม่มากนัก ตัวอย่างของหน่วยความจำเป็นแบบที่รู้จักกันดีคือ หน่วยความจำแบบ Flash ซึ่งนิยมนำมาใช้เก็บในเครื่องรุ่นใหม่ ๆ

หน่วยความจำหลักแบบแก้ไขได้ (Random Access Memory)
นิยมเรียกสั้น ๆ ว่า แรม (Ram) หมายถึงหน่วยความจำความเร็วสูงซึ่งเป็นที่เก็บโปรแกรมและข้อมูลในคอมพิวเตอร์ ถ้าไม่มีหน่วยความจำนี้โปรเซสเซอร์ก็จะทำงานไม่ได้เลย เนื่องจากหน่วยความจำแรมเป็นเสมือนกระดาษทด ที่เก็บข้อมูลทุกอย่างที่โปรเซสเซอร์ใช้ในขณะกำลังทำงานอยู่ เพราะอุปกรณ์ที่เก็บข้อมูลอื่น เช่น ดิสก์ไดรฟ์ จะมีความเร็วในการอ่านและบันทึกข้อมูลช้ามาก ขณะที่ซีพียูทำงานจึงต้องทำงานกับหน่วยความจำแรมที่มีความเร็วสูงเสมอ

โดยปกติแล้วถ้าคอมพิวเตอร์มีหน่วยความจำมากก็สามารถทำงานได้เร็วขึ้น เพราะมีเนื้อที่สำหรับเก็บคำสั่งโปรแกรมต่าง ๆ ได้ทั้งหมด ไม่ต้องเรียกคำสั่งที่ใช้มาจากหน่วยเก็บข้อมูลสำรอง ซึ่งจะทำให้การทำงานช้าลงอย่างมาก แผงวงจรหลัก (main board) ที่อยู่ในเครื่องคอมพิวเตอร์ โดยปกติจะถูกออกแบบมาให้สามารถเพิ่ม ชิปหน่วยความจำ (memory chip) ได้โดยง่าย เนื่องจากถ้าผู้ใช้ต้องทำงานกับโปรแกรมที่มีการคำนวณซับซ้อนหรือทำงานกับภาพกราฟิก ก็อาจจำเป็นต้องทำการเพิ่มหน่วยความจำให้มากขึ้น

คอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ส่วนมากจำเป็นต้องมีหน่วยความจำ จำนวนมาก เนื่องจากมักจะนำคอมพิวเตอร์เหล่านั้นมาใช้ประมวลผลโปรแกรมจำนวนหลาย ๆ โปรแกรมพร้อม ๆ กันเสมอ เช่น ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ Cray-4 ต้องใช้หน่วยความจำแรมอย่างน้อย 256 เมกะไบต์ เครื่องมินิคอมพิวเตอร์ DEC AXP/150 ใช้หน่วยความจำแรมอย่างน้อย 128 เมกะไบต์ เนื่องจากการที่มีผู้ใช้หลายคนทำงานพร้อม ๆ กัน โดยใช้หลักการของ มัลติโปรเซสซิ่ง (multiprocessing) จะต้องมีการแบ่งเนื้อที่ในหน่วยความจำ เพื่อเก็บโปรแกรมแต่ละโปรแกรมให้สามารถทำงานไปได้พร้อมกัน

หน่วยความจำแรมที่นิยมใช้ในปัจจุบันคือ

DRAM (Dynamic RAM)
เป็นหน่วยความจำที่มีการใช้งานกันมากที่สุดในปัจจุบัน จะมีวงจรคล้ายตัวเก็บประจุเพื่อจัดเก็บแต่ละบิตของข้อมูล ทำให้ต้องมีการย้ำสัญญาณไฟฟ้าเข้าไปก่อนที่จะสูญหาย เรียกว่า การรีเฟรช (Refresh) หน่วยความจำจะมีข้อดีที่ราคาต่ำ ข้อเสียคือมีความเร็วไม่สูงนักเนื่องจากต้องมีการรีเฟรชข้อมูลอยู่ตลอดเวลา ซึ่งได้มีการนำเทคนิคต่าง ๆ มาลดเวลาในการเข้าถึงข้อมูล ทำให้เกิด DRAM ชนิดย่อย ๆ เช่น FPM (Fast Page Mode) RAM,EDO (Extended Data Output) RAM,SDRAM (Synchronous DRAM) เป็นต้น หน่วยความจำ DRAM จะมีความเร็วอยู่ระหว่าง

SRAM (Static RAM)
เป็นหน่วยความจำที่มีความเร็วสูง พลังงานที่ SRAM ใช้จะน้อยมาก โดยสามารถใช้พลังงานถ่านนาฬิกาในการทำงานได้ถึงหนึ่งปี ข้อเสียคือราคาสูง นิยมใช้ SRAM เป็นหน่วยความจำแคช เพื่อเสริมความเร็วให้กับหน่วยความจำ DRAM ในระบบคอมพิวเตอร์ความเร็วสูงเนื่องจากหน่วยความจำจะมีความเร็วต่ำกว่า 10 nanosesond


--------------------------------------------------------------------------------