พื้นฐานความรู้ที่ควรมี
1. อธิบายความหมายของหน่วยความจำแบบโวลาไทน์
และนอนโวลาไทน์
2. อธิบายชนิดของหน่วยความจำแบบต่างๆ
ได้
3. สามารถบอกถึงขั้นตอนการทำงานของหน่วยความจำได้
4.1
บทนำ
หน่วยความจำเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับระบบคอมพิวเตอร์ตามแนวคิดของการพัฒนาคอมพิวเตอร์แบบ
วอน นอยแมน ซึ่งเป็นผู้เสนอแนวคิดของการเก็บโปรแกรมและข้อมูลไว้ในหน่วยความจำ
แล้วให้ชีพียูอ่านโปรแกรมมาดำเนินการ
โดยมีขั้นตอนการทำงานเป็นวงจรรอบชัดเจนดังนั้นอาจเรียกแนวคิดของระบบคอมพิวเตอร์ที่ใช้กันอยู่ทุกวันนี้ว่า
แนวคิดการเก็บโปรแกรม(Store Program Concept )
หน่วยความจำจึงเป็นชิ้นส่วนที่ใช้ในการเก็บโปรแกรมและข้อมูลซีพียูจะทะงานตามโปรแกรมที่มีการบรรจุไว้ในหน่วยความจำ
เนื่องจากวงจรรอบการทำงานของซีพียูกระทำได้รวดเร็วมาก ดั้งนั้นจึงต้องเก็บโปรแกรมและข้อมูลไว้ในหน่วยความจำและซีพียู
เรียกใช้หรือนำเก็บได้อย่างรวดเร็ว
หน่วยความจำแบบเครื่องพีซีที่เป็นหน่วยความจำหลักเรียกว่า RAM
ซึ่งเป็นคำย่อมาจาก Random Access Memory การเรียกว่า RAM เพราะโครงสร้างการจัดเก็บข้อมูลจัดเก็บสถานะซึ่งแทนเลขไลบารี่
โดยมีการกำหนดตำแหน่งที่เก็บที่เรียกว่า แอดเดรส
โดยทั่วไปจัดโครงสร้างของหน่วยความจำให้มีความกว้างขนาด 8 บิต
และตำแหน่งแอดเดรสบอกของ RAM ทั้งหมด เช่น ถ้าRAM มีขนาด 64 กิโลไบต์ (64 k) ก็หมายถึงขนาดของ
RAM มีความกว้าขนาด 8 บิต หรือ 1
ไบต์ และมีตำแหน่งที่เก็บได้เท่ากับ 65536 ตำแหน่ง
(2 ยกกำลัง 16) โดยมีแอดเดรสกำหนดตำแหน่งทั้งหมด
16 บิต
รูปที่ 1 แสดงภาพหน่วยความจำ
(ที่มา : http://www.sr.ac.th/sr_com/page_303.html)
4.2
หน่วยความจำแบบโวลาไทน์ และนอนโวลาไทน์
หน่วยความจำแบบโวลาไทน์นอนโวลาไทล์เมมโมรี่ คือ
หน่วยความจำทุกชนิดที่ไม่ต้องทำการรีเฟรชคอนเทนต์ ได้แก่ รอมทุกประเภท (ROM) เช่น พีรอม
(PROM), เอ็ปรอม (EPROM), อีเอ็ปรอม (EEPROM)
และแฟลชเมมโมรี่ (Flash Memory) รวมถึงแรม (RAM)
ที่ต้องใช้ไฟเลี้ยงจากแบตเตอรี่ด้วย "Open-Source" หรือ
"โอเพ่นซอร์ส" คือคำที่ใช้แทนคำว่า ฟรีซอฟต์แวร์ (Free Software)
หรือซอฟต์แวร์เสรี ที่ให้เสรีภาพแก่ผู้บริโภคในการรัน, แก้ไขปรับปรุง และเผยแพร่โปรแกรม ไม่ว่าจะโดยการจำหน่ายหรือให้ฟรีก็ตาม
แต่ที่สำคัญคือต้องแถมซอร์สโค้ด (Source Code) ไปด้วย Operating System (OS) หรือ ระบบปฏิบัติการ คือ โปรแกรมที่โหลดขึ้นมาตามกระบวนการบูตเครื่องคอมพิวเตอร์ PCI Express เทคโนโลยีใหม่สำหรับการเชื่อมต่ออุปกรณ์อินพุต/เอาต์พุต
โดยเฉพาะกราฟิกการ์ด มีแบนด์วิธกว้างกว่าและความเร็วสูงกว่ามาตรฐาน PCI ที่ใช้กันอยู่ในปัจจุบัน Podcast พ็อดคาสต์หรือ Podcast คือการบันทึกเสียงหรือการนำไฟล์เสียงขึ้นไปเก็บบนเว็บไซต์
เพื่อให้ผู้สนใจดาวน์โหลดมาฟัง
Processor หรือ โปรเซสเซอร์ คือวงจรตรรก (Logic) ซึ่งทำหน้าที่ตอบสนองหรือประมวลชุดคำสั่งพื้นฐาน (Instruction) ที่ใช้ในการขับเคลื่อนคอมพิวเตอร์ โดยทั่วไปแล้วคำ “Processor” อาจใช้แทนคำ “CPU” ได้ ทั้งนี้โปรเซสเซอร์ที่อยู่ในเครื่องพีซีหรือในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กจะนิยมเรียกว่า “Microprocessor” หรือ ไมโครโปรเซสเซอร์
Processor หรือ โปรเซสเซอร์ คือวงจรตรรก (Logic) ซึ่งทำหน้าที่ตอบสนองหรือประมวลชุดคำสั่งพื้นฐาน (Instruction) ที่ใช้ในการขับเคลื่อนคอมพิวเตอร์ โดยทั่วไปแล้วคำ “Processor” อาจใช้แทนคำ “CPU” ได้ ทั้งนี้โปรเซสเซอร์ที่อยู่ในเครื่องพีซีหรือในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ขนาดเล็กจะนิยมเรียกว่า “Microprocessor” หรือ ไมโครโปรเซสเซอร์
4.3 สแตติกแรมและไดนามิกส์แรม (Static RAM and Dynamic RAM )
สแตติกแรมและไดนามิกส์แรม (Static RAM and Dynamic RAM)Static RAM หรือ SRAM เป็นวงจรที่สร้างให้เก็บข้อมูลในลักษณะ
มีไฟและ ไม่มีไฟ ถ้ามีสัญญาณไฟฟ้าจะตรวจสอบตรรกะเป็น 1 ไม่มีสัญญาณให้ค่าตรรกะเป็น
0 ทำให้เก็บข้อมูลไว้ได้ตลอดเวลาที่มีไฟเลี้ยงและทำงานด้วยความเร็วสูง
แต่วงจรจะมีขนาดใหญ่ใช้กระแสไฟมากทำให้เกิดความร้อนในตัวชิพสูง
ราคาแพงกว่าไดนามิกแรมมากจึงใช้เป็นหน่วยความจำแคชเท่านั้น Dynamic RAM หรือ DRAM เป็นวงจรที่สร้างให้เก็บข้อมูลโดยการตรวจสอบว่า
มีประจุ หรือ ไม่มีประจุ
ซึ่งใช้กระแสไฟฟ้าน้อยกว่าแบบแสตติกมากราคาถูกเป็นแรมที่ใช้ทำหน่วยความจำของเครื่องคอมพิวเตอร์
แต่มีข้อเสียที่ประจุไฟฟ้าในแรมจะลดจำนวนลงไปเรื่อย ๆ
จึงต้องมีระบบเติมประจุให้กับส่วนที่มีประจุเป็นระยะเรียกว่าการ Refresh เพื่อให้ไดนามิกแรมเก็บข้อมูลไว้ได้ตลอดเวลาที่ใช้งาน
ช่วงเวลาที่เติมประจุเรียกว่า Refresh Rate
4.4 เทคโนโลยี DRAM ที่ใช้ใน PC
Computer PC จะใช้แรมประเภท DRAM เนื่องจากเหตุผลทางด้านราคาต่อความจุที่ดีกว่า
ลักษณะภายนอกของ RAM โดยทั่วไปจะเป็นชิปที่ติดมากับแผ่นเมนบอร์ดของเครื่องคอมพิวเตอร์
ซึ่งเราสามารถเพิ่มจำนวนของ RAM ได้โดยการเสียบเพิ่มที่ Socket
บนเมนบอร์ด ซึ่ง RAM แต่ละแบบแต่ละรุ่นก็จะมี Socket
ที่ต่างกัน
4.5 ประเภทของหน่วยความจำ
เราสามารถแบ่งประเภทของหน่วยความจำออกเป็น 5
ประเภทหลักๆ ได้ดังนี้
1. FPM (Fast Page Mode)
FPM DRAM เป็น DRAM
ในยุคแรกของรุ่น 486 โดยเพิ่มความเร็วในลักษณะแบ่งหน่วยความจำตามโครงสร้างที่แบ่งเป็นแถวและสดมภ์
โดยหากอ่านหรือเขียนหน่วยความจำในห้องเดียวกัน
ก็ไม่จำเป็นต้องส่งค่าแอดเดรสในระดับแถวไป เพราะกำหนดไว้ก่อนแล้ว
คงส่งเฉพาะสดมภ์เท่านั้น จึงทำให้ได้ความเร็วเพิ่มขึ้นอีก หน่วยความจำแบบ FPM
ได้รับการนำมาใช้ในช่วงเวลาไม่นานนัก ปัจจุบันเลิกผลิตแล้ว
รูปที่ 2 แสดงหน่วยความจำแบบ FPM DRAM
(ที่มา : http://www.vcharkarn.com/vblog/33343/2)
2. EDO
(Extended Data Output)
EDO เป็นเทคโนโลยีที่ปรับปรุงมาจาก
FPM และนำมาใช้ในยุคการเปลี่ยนแปลงเข้าสู่เพนเตียม
หลักการของ EDO เน้นการซ้อนเหลี่ยมจังหวะการทำงาน
ซึ่งขณะการทำงานที่ซ้อนเหลี่ยมนี้ทำให้ได้ความเร็วเพิ่มขึ้นอีกมาก
ทำให้ช่วงเวลาการเข้าถึงของซีพียูทำได้เร็วขึ้นกว่าเดิม
และลดจังหวะการทำงานไปได้หลายจังหวะ ทั้งนี้ต้องคิดโดยรวมของประสิทธิภาพทั้งหมดหน่วยความจำแบบ
EDO จึงเป็นที่รู้จักกันดีในช่วงเวลาหนึ่ง
ปัจจุบันเลิกผลิตแล้วเช่นกัน
รูปที่ 3 แสดงหน่วยความจำแบบ EDORAM
(ที่มา : http://www.vcharkarn.com/vblog/33343/2)
3.
SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory)
อาจจะกล่าวได้ว่า
SDRAM นั้นเป็น Memory ที่เป็นเทคโนโลยีเก่าไปเสียแล้วสำหรับยุคปัจจุบัน
เพราะเป็นการทำงานในช่วง Clock ขาขึ้นเท่านั้น นั้นก็คือ ใน1
รอบสัญญาณนาฬิกา จะทำงาน 1 ครั้ง ใช้ Module
แบบ SIMM หรือ Single In-line Memory
Module โดยที่ Module ชนิดนี้ จะรองรับ Data
path 32 bit โดยทั้งสองด้านของ Circuit board จะให้สัญญาณเดียวกัน
รูปที่ 4 แสดงหน่วยความจำแบบ SDRAM
(ที่มา : http://www.vcharkarn.com/vblog/33343/2)
4. หน่วยความจำ DDR-RAM
DDR RAM เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาต่อมาจาก SDRAM ในช่วงแรกบริษัทอินเทลไม่พัฒนา
ชิพเซต และไม่ให้การสนับสนุน ทำให้ผู้ผลิตรายอื่น เช่น เอเอ็มดี และบริษัทผู้ผลิตชิพเซตและสร้างเมนบอร์ดชั้นนำของโลกจากไต้หวัน ซึ่งได้แก่ VIA, SiS, ATi ได้รวมกันและพัฒนาเทคโนโลยีนี้จนได้รับความนิยมสูง
DDR RAM เป็นเทคโนโลยีที่พัฒนาต่อมาจาก SDRAM ในช่วงแรกบริษัทอินเทลไม่พัฒนา
ชิพเซต และไม่ให้การสนับสนุน ทำให้ผู้ผลิตรายอื่น เช่น เอเอ็มดี และบริษัทผู้ผลิตชิพเซตและสร้างเมนบอร์ดชั้นนำของโลกจากไต้หวัน ซึ่งได้แก่ VIA, SiS, ATi ได้รวมกันและพัฒนาเทคโนโลยีนี้จนได้รับความนิยมสูง
รูปที่ 5 แสดงหน่วยความจำแบบ DDR-RAM
5. หน่วยความจำแบบ RDRAM
Intel ได้พัฒนา RDRAM (Rambus DRAM) ขึ้นเพื่อใช้กับ Pantium 4 willamate (Socket 423) ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่า DDR และ SD RAM หลักการทำงานของ RDRAM มีหลักการทำงานคล้ายกับ DDR RAM แต่การทำงานจะทำงานเป็นคู่ทำให้จำนวน bit ที่รับส่งในแต่ละรอบสูงขึ้นเป็น 128 bit ทำให้สามารถทำ bandwidth สูงสุดถึง 6400 MB/s
Intel ได้พัฒนา RDRAM (Rambus DRAM) ขึ้นเพื่อใช้กับ Pantium 4 willamate (Socket 423) ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงกว่า DDR และ SD RAM หลักการทำงานของ RDRAM มีหลักการทำงานคล้ายกับ DDR RAM แต่การทำงานจะทำงานเป็นคู่ทำให้จำนวน bit ที่รับส่งในแต่ละรอบสูงขึ้นเป็น 128 bit ทำให้สามารถทำ bandwidth สูงสุดถึง 6400 MB/s
รูปที่ 6 แสดงหน่วยความจำแบบ RDRAM
4.6 การตรวจสอบข้อมูลของ RAM
Parity
กับ Non- Parity ส่วนที่แตกต่างกันของสมองแบบนี้
ก็คือว่า แบบ Parity จะมีความสามารถในการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูล
โดยจะมี bit ตรวจสอบ 1 ตัว
ถ้าพบว่ามีข้อมูลผิดพลาด ก็จะเกิด System Halt ในขณะที่แบบ Non-Parity
จะไม่มีการตรวจสอบ bit นี้
Error
Checking and Correcting (ECC) หน่วยความจำแบบนี้
ก็พัฒนาขึ้นมาอีกระดับหนึ่งเพราะนอกจากจะตรวจสอบว่ามีข้อมูลผิดพลาดมาก ๆมันก็ halt
ได้เหมือนกัน สำหรับ ECC นี้
จะเปลือง Overhead เพื่อเก็บข้อมูลมากกว่าแบบ Parity ดังนั้น Performance ของมันจึงถูกลดทอนลงไปบ้าง
สรุปท้ายบท
การเพิ่มหน่วยความจำเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดที่จะทำให้คอมพิวเตอร์ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
การเลือกหน่วยความจำที่จะมาใส่ในเครื่องคอมพิวเตอร์จะต้องดูที่ชนิดและความเร็วในการส่งข้อมูลบัส
(BUS) เช่น บัส 133, บัส 333 ก็จะทำงานได้ดีกับเมนบอร์ดที่รองรับความเร็วของบัสที่เท่ากัน
ถ้าในกรณีที่เรานำความจำที่มีบัสสูงกว่าที่เมนบอร์ดเราจะรองรับได้ เช่น
ถ้าเมนบอร์ดสามารถรองรับบัสของหน่วยความจำได้ 100 MHz แต่หน่วยความจำที่นำมาใช้มีบัส
133 MHz ในกรณีนี้ หน่วยความจำก็จะทำงานได้ที่ 100
MHz ตามที่เมนบอร์ดรองรับได้เท่านั้นซึ่งจะทำให้ในงานความเร็วในการส่งข้อมูลของหน่วยความจำได้ไม่เต็มที่
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น