1. Ολοκληρωμένα Κυκλώματα Μνήμης Τα ολοληρωμένα κυκλώματα μνήμης χρησιμοποιούνται στους υπολογιστές για τη προσωρινή ή τη μόνιμη αποθήκευση του κώδικα του προγράμματος που εκτελείται και των δεδομένων του. Οι βασικές κατηγορίες ολοκληρωμένων κυκλωμάτωΤα ολοκληρωμένα κυν μνήμης είναι δύο, η μνήμη RAM(Random Access Memory) και η μνήμη ROM(Read Only Memory).
4. . ΜΝΗΜΗ ΑΝΑΓΝΩΣΗΣ ΚΑΙ ΕΓΓΡΑΦΗΣ (RAM) Η μνήμη ανάγνωσης και εγγραφής είναι εκείνη στην οποία μπορούμε να αποθηκεύουμε και να ανακαλούμε την πληροφορία σε οποιαδήποτε χρονική στιγμή. Η συντριπτική πλειοψηφία των μνημών ανάγνωσης / εγγραφής στις μέρες μας είναι τυχαίας προσπέλασης (RAM), γεγονός που σημαίνει ότι ο χρόνος που απαιτείται για την ανάγνωση ή την εγγραφή ενός bit πληροφορίας είναι ανεξάρτητος της θέσης στην οποία βρίσκεται αυτό. Από την άποψη αυτή, όπως άλλωστε έχουμε αναφέρει, οι μνήμες ROM είναι κι αυτές μνήμες ανάγνωσης / εγγραφής. Έχει όμως καθιερωθεί η χρήση ο όρος "μνήμη ανάγνωσης/ εγγραφής" να ταυτίζεται με την μνήμη RAM. Υπάρχουν δύο μεγάλες κατηγορίες RAM, η στατική και η δυναμική.
5. ΣΤΑΤΙΚΗ ΜΝΗΜΗ RAM(SRAM)1/2 Η στατική RAM (Static RAM - SRAM) είναι ένας τύπος μνήμης RAM που έχει την ικανότητα να διατηρεί αναλλοίωτα τα περιεχόμενά της για όσο χρονικό διάστημα τροφοδοτείται με ρεύμα, χωρίς να απαιτείται κάποια επιπλέον εξωτερική επέμβαση. Στις SRAMs χρησιμοιούνται ειδικοί διακόπτες (switches), που μπορεί να είναι ανοικτοί ή κλειστοί (on/off). Ο τρόπος κατασκευής της SRAM μοιάζει περισσότερο με την τεχνολογία που εφαρμόζεται στους επεξεργαστές: πολλά ολοκληρωμένα κυκλώματα, που έχουν τοποθετηθεί πάνω σε μια μικρή πλακέτα πυριτίου. Για την αποθήκευση κάθε bit στη μνήμη SRAM, απαιτούνται τέσσερα με έξι transistors, γι΄ αυτό και το μέγεθος της SRAM είναι μεγαλύτερο από το μέγεθος της DRAM (κάθε bit χρειάζεται μόνο έναν πυκνωτή). Η πολυπλοκότητα και ο μεγάλος αριθμός transistors που χρησιμοποιούνται για τη μνήμη SRAM, είναι ο βασικότερος λόγος, εξαιτίας του οποίου η μνήμη SRAM έχει μεγαλύτερο κόστος από την DRAΜ.
6. ΣΤΑΤΙΚΗ ΜΝΗΜΗ RAM(SRAM)2/2 Ο χρόνος προσπέλασης στις σύγχρονες SRAM μπορεί να είναι της τάξης των 2nsec ή και μικρότερος. Δυστυχώς όμως, το μέγεθος αυτών των στοιχείων μνήμης είναι σχετικά μεγάλο, με αποτέλεσμα να μην χωράνε πολλά τέτοια στοιχεία μέσα σε ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα μνήμης. Έτσι η χωρητικότητα των στατικών μνημών είναι μικρή ενώ το κόστος τους μεγάλο. Επομένως σε έναν προσωπικό υπολογιστή η χρήση της SRAM ως κύριας μνήμης είναι ασύμφορη και κατά συνέπεια αποφεύγεται. Αντίθετα λόγω της πολύ μεγάλης της ταχύτητας η SRAM χρησιμοποιείται στους προσωπικούς υπολογιστές ως λανθάνουσα μνήμη. Η λανθάνουσα μνήμη από τη μία δεν χρειάζεται να έχει μεγάλη χωρητικότητα και από την άλλη πρέπει να είναι πολύ γρήγορη. Τα χαρακτηριστικά αυτά κάνουν τη μνήμη SRAM ιδανική για χρήση ως λανθάνουσα μνήμη.
7. ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΜΝΗΜΗ RAM(DRAM)1/2 Η δυναμική RAM (Dynamic RAM - DRAM) είναι ένας τύπος RAM, που μπορεί να διατηρήσει αναλλοίωτα τα περιεχόμενά της, μόνο αν γίνεται συνεχής αναζωογόνηση σε αυτά από ένα ειδικό κύκλωμα που ονομάζεται refresh circuit (κύκλωμα αναζωογόνησης). Το κύκλωμα αναζωογόνησης διαβάζει με μεγάλη συχνότητα τα περιεχόμενα κάθε πυκνωτή (σε κάθε πυκνωτή μπορούμε να αποθηκεύσουμε ένα bit), ανεξάρτητα αν τα περιεχόμενα του πυκνωτή χρησιμοποιούνται ή όχι εκείνη τη στιγμή. Εξαιτίας του τρόπου κατασκευής του κυκλώματος αναζωογόνησης, το διάβασμα των περιεχομένων των πυκνωτών έχει ως αποτέλεσμα και τη διατήρηση τους. Αν το κύκλωμα αναζωογόνησης δεν υπήρχε, τότε τα περιεχόμενα της μνήμης θα χάνονταν ακόμα και όταν ο υπολογιστής τροφοδοτούνταν με ρεύμα. Η DRAM ονομάζεται δυναμική RAM, εξαιτίας της διαδικασίας αναζωογόνησης των περιεχομένων της. Όλοι οι υπολογιστές χρησιμοποιούν για κύρια μνήμη την DRAM αντί της SRAM, παρόλο που η DRAM είναι σημαντικά αργότερη και απαιτεί το κύκλωμα αναζωογόνησης. Ο λόγος που χρησιμοποιείται η DRAM είναι απλός: είναι πολύ πιο φθηνή από την SRAM, ενώ το chip της έχει μεγέθος περίπου ίσο με το 1/4 του μεγέθους του chip της SRAM. Εδώ αξίζει να αναφερθεί πως υπάρχει και η μνήμη SDRAM(Synchronous DRAM-Σύγχρονη DRAM) η οποία είναι η γρηγορότερη από όλες τις μνήμες DRAM.
8. ΔΥΝΑΜΙΚΗ ΜΝΗΜΗ RAM(DRAM)2/2 Οι μνήμες DRAM είναι μικρότερες σε μέγεθος και φθηνότερες από τις SRAMs, εξαιτίας του τρόπου κατασκευής τους. Στις SRAMs, για την αποθήκευση ενός μόνο bit απαιτούνται τέσσερα με έξι transistors, ενώ στις DRAMs για κάθε bit χρησιμοποιείται μόνο ένας πυκνωτής. Όταν ενεργοποιηθεί ο πυκνωτής κρατά ένα ηλεκτρικό φορτίο εάν πρέπει να αποθηκεύσει την πληροφορία "1", ενώ δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο αν πρέπει να αποθηκεύσει την πληροφορία "0". Τα transistors χρησιμοποιούνται για να διαβάσουν το περιεχόμενο των πυκνωτών. Το βασικό πρόβλημα με τους πυκνωτές είναι ότι, μπορούν να διατηρήσουν το ηλεκτρικό φορτίο μόνο για μικρό χρονικό διάστημα, ενώ στη συνέχεια αποφορτίζονται. Το κύκλωμα αναζωογόνησης διαβάζει τα περιεχόμενα του πυκνωτή (παρουσία φορτίου για την τιμή "1" και απουσία φορτίου για την τιμή "0") και πριν προλάβουν αυτά να αλλοιωθούν, τα αναζωογονεί (δηλαδή αν αντιληφθεί ηλεκτρικό φορτίο, το επαναφέρει σε μια ορισμένη ένταση, ενώ αν δεν αντιληφθεί ηλεκτρικό φορτίο, δεν κάνει τίποτα). Η μνήμη DRAM χρησιμοποιείται στους προσωπικούς υπολογιστές ως κύρια μνήμη, κυρίως λόγω του χαμηλού της κόστους και της μεγάλης της χωρητικότητας. Γίνεται λοιπόν αντιληπτό ότι ένας προσωπικός υπολογιστής θα πρέπει να έχει αρκετά Mbytes κύριας μνήμης.
9. ΣΥΓΚΡΙΣΗ SRAM-DRAM(1/2) Η SRAM συνεχίζει να "θυμάται" τα περιεχόμενά της, ενώ η DRAM πρέπει να ενημερώνει (refresh) τα περιεχόμενά της κάθε milli second. το υλικό κατασκευής τους, η DRAM περιέχει μικροπυκνωτές (micro capacitor), ενώ στην SRAM συναντούμε διακόπτες (switches), που μπορούν να είναι ανοιχτοί ή κλειστοί (on/off). η SRAM ανταποκρίνεται γρηγορότερα από την DRAM. Ο χρόνος απόκρισης για την SRAM είναι μικρότερος των 4 ns και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε διαφορετικές εκδόσεις στην L2 Cache. Βέβαια, η DRAM είναι κατά πολύ φθηνότερη από την SRAM, ενώ συνεχώς αναπτύσονται νέοι τύποι DRAM, που είναι σαφώς γρηγορότεροι από τους παλιούς τύπους DRAM.
10. ΣΥΓΚΡΙΣΗ SRAM-DRAM(2/2) Όπως είπαμε παραπάνω, η μνήμη SRAM, είναι στατική και δε χρειάζεται επομένως εξωτερική επέμβαση για να διατηρήσει τα περιεχόμενά της. Σε σχέση με τη μνήμη DRAM παρουσιάζει μερικά πλεονεκτήματα στα εξής θέματα: Απλότητα : Η SRAM δεν απαιτεί κάποιο εξωτερικό παράγοντα, ο οποίος θα ανανεώνει συνεχώς τα περιεχόμενά της, προκειμένου αυτά να παραμείνουν "αναλλοίωτα". Ταχύτητα : Η SRAM είναι σαφώς γρηγορότερη από την DRAM. Ωστόσο, η SRAM παρουσιάζει τα παρακάτω μειονεκτήματα σε σχέση με την DRAM: Κόστος: Η SRAM έχει μεγαλύτερο κόστος αποθήκευσης για κάθε byte σε σχέση με τη μνήμη DRAM. Μέγεθος : Όσον αφορά το μέγεθος η SRAM καταλαμβάνει πολύ περισσότερο χώρο πάνω στο motherboard, σε σχέση με τη μνήμη DRAM.
11. ΜΝΗΜΗ ΜΟΝΟ ΑΝΑΓΝΩΣΗΣ (ROM)(1/2) Η μνήμη ROM (Read Only Memory- Μνήμη Μόνο Ανάγνωσης) είναι ένας ειδικός τύπος μνήμης, τα περιεχόμενα της οποίας δε μεταβάλλονται. Έτσι, η μνήμη ROM είναι μνήμη μόνο ανάγνωσης, ενώ η κύρια μνήμη είναι μνήμη ανάγνωσης αλλά και γραφής.
12. ΜΝΗΜΗ ΜΟΝΟ ΑΝΑΓΝΩΣΗΣ(ROM)(2/2) Υπάρχουν δυο κυρίως λόγοι εξαιτίας των οποίων χρησιμοποιείται η ROM στους υπολογιστές: Μονιμότητα: Σε πολλές εφαρμογές, όπως στους υπολογιστές (BIOS), στις ηλεκτρικές συσκεύες, στα ηλεκτρονικά παιχνίδια κάποια δεδομένα πρέπει να παραμείνουν αποθηκευμένα ακόμα και μετά τη διακοπή της τροφοδοσίας. Για παράδειγμα, μέσα στο BIOS (Basic Input Output System) κάθε υπολογιστή είναι αποθηκευμένες δυαδικές πληροφορίες, που είναι απαραίτητες για την εκκίνησή του καθώς και για τον έλεγχο της σωστής λειτουργίας του. Οι πληροφορίες αυτές πρέπει να διατηρούνται πάντοτε, ανεξάρτητα από το αν ο υπολογιστής τροφοδοτείται ή όχι με ρεύμα. Η ROM, εξαιτίας του γεγονότος ότι διατηρεί τα περιεχόμενα της ονομάστηκε μη πτητική μνήμη (non-volatile storage). Οι σκληροί δίσκοι είναι επίσης μη πτητική μνήμη, ενώ η κύρια μνήμη δεν είναι, αφού δε διατηρεί τα περιεχόμενά της μετά τη διακοπή της τροφοδοσίας του υπολογιστή με ρεύμα. Ασφάλεια: Το γεγονός ότι δεν μπορούμε να μεταβάλλουμε τα περιεχόμενα μιας μνήμης ROM, έχει ως αποτέλεσμα να αποτελεί ένα είδος προστασίας έναντι των εσκεμμένων (ή τυχαίων) απόπειρων μεταβολής των περιεχομένων της. Έτσι, υπάρχει προστασία έναντι των ιών (τεχνικά υπάρχει περίπτωση να μολυνθεί από ιό μόνο ένα είδος μνήμης ROM: η μνήμη EPROM).
13. PROM(Programmable ROM) Για να διευκολυνθεί η ανάπτυξη νέων εφαρμογών, αναπτύχθηκαν οι PROΜs (Programmable Read Only Memories - Προγραμματιζόμενες Μνήμες Μόνο Ανάγνωσης), που είναι πιο ευέλικτες, γιατί επιτρέπουν τον προγραμματισμό τους όχι μόνο από τον κατασκευαστή, αλλά και από το χρήστη. Ο χρήστης μπορεί να "γράψει" το πρόγραμμα του, χρησιμοποιώντας μια ειδική μηχανή γνωστή ως "προγραμματιστής PROM". Η μνήμη τοποθετείται στη μηχανή αυτή που έχει ήδη διαβάσει το πρόγραμμα και βραχυκυκλώνει (καίει) τους συνδέσμους ( fusible links), που στη PROM παριστάνουν "1". Από τη στιγμή αυτή, οι πληροφορίες που αποθηκεύτηκαν παραμένουν αναλλοίωτες. Ο προγραμματισμός της PROM είναι γνωστός και ως burning και κατά κάποιο τρόπο είναι μια διαδικασία παρόμοια με την εγγραφή των CD-R.
14. EPROM(Erasable PROM) Η μνήμη EPROM (Erasble PROMs - Διαγράψιμη PROM) είναι η εξέλιξη της απλής PROM. Το χαρακτηριστικό των EPROMs είναι, ότι μπορούν να προγραμματιστούν πολλές φορές, διατηρώντας πάντα τα χαρακτηριστικά μιας PROM. Έτσι, όταν το κρυσταλλικό πλαίσιο μιας EPROM εκτίθεται σε ισχυρή υπεριώδη ακτινοβολία για 15 λεπτά περίπου, όλα τα bits που περιέχει γίνονται ίσα με "1". Στη συνέχεια, μπορούν να γραφτούν πληροφορίες σε αυτές με τη βοήθεια ενός προγραμματιστή PROM. Οι EPROMs είναι πολύ φθηνότερες από τις PROMs γιατί μπορούν να ξαναχρησιμοποιηθούν. Οι EPROMs κατά κάποιο τρόπο μοιάζουν με τα CD-RW, αφού μπορούμε να σβήσουμε τα περιεχόμενά τους και να γράψουμε νέες πληροφορίες.
