حافظه(RAM(Random Access Memory شناخته ترین نوع حافظه در دنیای کامپیوتر است . روش دستیابی به این نوع از حافظه ها تصادفی است . چون می توان به هر سلول حافظه مستقیما دستیابی پیدا کرد . در مقابل حافظه های RAM ، حافظه های(SAM(Serial Access Memory وجود دارند. حافظه های SAM اطلاعات را در مجموعه ای از سلول های حافظه ذخیره و صرفا امکان دستیابی به آنها بصورت ترتیبی وجود خواهد داشت. ( نظیر نوار کاست ) در صورتیکه داده مورد نظر در محل جاری نباشد هر یک از سلول های حافظه به ترتیب بررسی شده تا داده مورد نظر پیدا گردد. حافظه های SAM در مواردیکه پردازش داده ها الزاما بصورت ترتیبی خواهد بود مفید می باشند ( نظیر حافظه موجود بر روی کارت های گرافیک ). داده های ذخیره شده در حافظه RAM با هر اولویت دلخواه قابل دستیابی خواهند بود.
این حافظه بعنوان حافظه با دسترسی تصادفی نامیده شده است، بدلیل اینکه می توانیم به هر سلول حافظه مستقیما دستیابی داشته باشیم. در اصل این حافظه بعد از CPU ، مهمترین بخش اجرایی کامپیوتر به حساب می آید. مثل ریز پردازنده، تراشه حافظه از یک مدار یکپارچه یا IC می باشد که از میلیونها ترانزیستور و خازن ساخته شده است. در بیشتر این حافظه ها، DRAM یا حافظه با دسترسی تصادفی پویا، یک زوج ترانزیستور و خازن برای ایجاد یک سلول حافظه وجود دارد که نمایانگر یک بیت از اطلاعات است. چنین خازنی بیت اطلاعاتی 0 یا 1 را نگاهداری می کند. ترانزیستور بعنوان سوئیچی عمل می کند که امکان اینکه مدارات کنترل روی تراشه حافظه ، خازن یا تغییر موقعیت را بخوانند را فراهم می آورد. خازن مثل ظرف کوچکی است که توانائی ذخیره الکترونها را دارا می باشد. جهت ذخیره یک 1 در سلول حافظه، خازن از الکترونها پرمی گردد و برای ذخیره یک 0 آن خازن خالی می گردد. انواع حافظه RAM عبارتند از: SPAM یا حافظه با دسترسی تصادفی ایستا: برای هر سل حافظه از چندین (چهار تاشش) ترانزیستور استفاده می نماید و در هر سلول خازن وجود ندارد. این حافظه برای حافظه Cache استفاده می گردد. حافظه DRAM یا حافظه با دسترسی تصادفی پویا: دارای سلولهای حافظه، با یک زوج ترانزیستور و خازن است و نیاز به Refresh دائم دارد. حافظه FPM DRAM : شکل اصلی DRAM بوده که تا زمان مرحله نهایی استقرار یک بیت اطلاعات و خواندن بیت، قبل از شروع بیت دیگر، منتظر می ماند. حداکثر سرعت انتقال به حافظه پنهان ال دو ، 176 مگابایت در هر ثانیه است.
این حافظه را حافظه فرار میگویند.با قطع جریان برق اطلاعات آن پاک میشود.وظیفه آن اجرای برنامه هاست.در واقع تمام برنامه ها برای اینکه اجرا شوند بایستی به حافظه Ram منتقل شوند.این وع حافظه ساختار پیچیده ای دارد که به دلیل نوع وظیفه آنها اجتناب ناپذیره. حافظه Ram از ۴ قسمت مختلف تشکیل شده که در زیر آمده است:
convetionall:این قسمت که 640kb است اولین قسمت حافظه Ram میباشد.این قسمت محیطی است که سیستم عامل Dos و تمام برنامه های تحت آن اجرا میشود.به برنامه هایی که در محیط یک سیستم عامل اجرا میشوند برنامه های تحت آن سیستم عامل گویند.
U.M.B:این قسمت که به حافظه فوقانی معروف است٬ قسمت بسیار مهمی از حافظه Ram میباشد.با استفاده از دستوراتی میتوان برنامه های تحت Dos را در این محل قرار داد.
H.M.A:این قسمت نیز محل نگهداری اطلاعات سخت افزاری میباشد.که اغلب فضاهای آن رزرو شده است.
Extended Memory:به بقیه فضای Ram (به جز آنهایی که در بالا آمد!) گفته میشود.به معنای حافظه گسترده.این قسمت بسته به فضای Ram دارای مقدار متفاوتی هست.
مبانی اولیه حافظه
با اینکه می توان واژه حافظه را بر هر نوع وسیله ذخیره سازی الکترونیکی اطلاق کرد، ولی اغلب از واژه فوق برای مشخص نمودن حافظه های سریع با قابلیت ذخیره سازی موقت استفاده بعمل می آید. در صورتیکه پردازنده مجبور باشد برای بازیابی اطلاعات مورد نیاز خود بصورت دائم از هارد دیسک استفاده نماید، قطعا سرعت عملیات پردازنده ( با آن سرعت بالا) کند خواهد گردید. زمانیکه اطلاعات مورد نیاز پردازنده در حافظه ذخیره گردند، سرعت عملیات پردازنده از بعد دستیابی به داده های مورد نیاز بیشتر خواهد گردید. از حافظه های متعددی بمنظور نگهداری موقت اطلاعات استفاده می گردد.
مجموعه متنوعی ازانواع حافظه ها وجود دارد . پردازنده با توجه به ساختار سلسله مراتبی فوق به آنها دستیابی پیدا خواهد کرد. زمانیکه در سطح حافظه های دائمی نظیر هارد و یا حافظه دستگاههائی نظیر صفحه کلید، اطلاعاتی موجود باشد که پردازنده قصد استفاده از آنان را داشته باشد ، می بایست اطلاعات فوق از طریق حافظه RAM در اختیار پردازنده قرار گیرند. در ادامه پردازنده اطلاعات و داده های مورد نیاز خود را در حافظه Cache و دستورالعمل های خاص عملیاتی خود را در رجیسترها ذخیره می نماید.
تمام عناصر سخت افزاری ( پردازنده، هارد دیسک ، حافظه و ...) و عناصر نرم افزاری ( سیستم عامل و...) بصورت یک گروه عملیاتی بکمک یکدیگر وظایف محوله را انجام می دهند . بدون شک در این گروه حافظه دارای جایگاهی خاص است . از زمانیکه کامپیوتر روشن تا زمانیکه خاموش می گردد ، پردازنده بصورت پیوسته و دائم از حافظه استفاده می نماید. بلافاصله پس از روشن نمودن کامپیوتر اطلاعات اولیه ( برنامه POST) از حافظه ROM فعال شده و در ادامه وضعیت حافظه از نظر سالم بودن بررسی می گردد ( عملیات سریع خواندن ، نوشتن ) .در مرحله بعد کامپیوتر BIOS را ازطریق ROM فعال خواهد کرد. BIOS اطلاعات اولیه و ضروری در رابطه با دستگاههای ذخیره سازی، وضعیت درایوی که می بایست فرآیند بوت از آنجا آغاز گردد، امنیت و ... را مشخص می نماید. در مرحله بعد سیستم عامل از هارد به درون حافظه RAM استقرار خواهد یافت . بخش های مهم و حیاتی سیستم عامل تا زمانیکه سیستم روشن است در حافظه ماندگار خواهند بود. در ادامه و زمانیکه یک برنامه توسط کاربر فعال می گردد، برنامه فوق در حافظه RAM مستقر خواهد شد. پس از استقرار یک برنامه در حافظه و آغاز سرویس دهی توسط برنامه مورد نظر در صورت ضرورت فایل های مورد نیاز برنامه فوق، در حافظه مستقر خواهند شد.و در نهایت زمانیکه به حیات یک برنامه خاتمه داده می شود (Close) و یا یک فایل ذخیره می گردد ، اطلاعات بر روی یک رسانه ذخیره سازی دائم ذخیره و نهایتا حافظه از وجود برنامه و فایل های مرتبط ، پاکسازی ! می گردد.
همانگونه که اشاره گردید در هر زمان که اطلاعاتی ، مورد نیاز پردازنده باشد، می بایست اطلاعات درخواستی در حافظه RAM مستقر تا زمینه استفاده از آنان توسط پردازنده فراهم گردد. چرخه درخواست اطلاعات موجود درRAM توسط پردازنده ، پردازش اطلاعات توسط پردازنده و نوشتن اطلاعات جدید در حافظه یک سیکل کاملا پیوسته بوده و در اکثر کامپیوترها سیکل فوق ممکن است در هر ثانیه میلیون ها مرتبه تکرار گردد.