تعريف حافظه

1. تعريف حافظه • هر وسيله اي كه بتواند اطلاعات را نگهداري نمايد به نحوي كه در موقع نياز بتوان به آن اطلاعات دسترسي پيدا كرد، حافظه نام دارد. • انواع حافظه ها در كامپيوتر: • حافظه هاي درون ماشيني: پردازنده مستقيماً با آن در ارتباط است • حافظه هاي برون ماشيني

2. خصوصيات و ويژگيهاي انواع حافظه • نوشتن و خواندن: هر حافظه بايد حداقل امكان نوشتن يكبار و تعداد زيادي خواندن را داشته باشد. • قابليت دسترسي: امكان دسترسي به اطلاعات حافظه وجود داشته باشد. • آدرس پذير بودن: مكانيزمي براي مشخص كردن قسمتي از اطلاعات در داخل حافظه • نرخ انتقال يا سرعت انتقال: به ميزان اطلاعاتي كه در واحد زمان قابل انتقال است(واحد آن بايت بر ثانيه است) • ظرفيت: • ماندگاري: بعضي از انواع حافظه ها مي توانند اطلاعات را دائمي نگهداري كنند و برخي از حافظه ها نيز پس از قطع جريان برق اطلاعات خود را از دست مي دهند.

3. دلايل به كار گيري انواع مختلف رسانه هاي ذخيره سازي • حافظه هاي درون ماشيني محدود هستند • لزومي به قرار دادن تمام اطلاعات در حافظه هاي درون ماشيني نيست • رسانه هاي ذخيره سازي سريع(حافظه هاي درون ماشيني) گران هستند • افزايش حجم اطلاعات • نامانا بودن اغلب حافظه هاي درون ماشيني

4. مقايسه ي حافظه هاي درون ماشيني با حافظه هاي برون ماشيني • ظرفيت برون ماشيني بيشتر از درون ماشيني است • هزينه ي يك بايت اطلاعات در حافظه هاي درون ماشيني بسيار بيشتر از برون ماشيني است • سرعت دستيابي در حافظه هاي درون ماشيني بسيار بيشتر از برون ماشيني است

5. سلسله مراتب حافظه مفهوم سلسله مراتب حافظه‌ها مثالي از سلسله مراتب حافظه‌ها

6. نوار مغناطيسي • رسانه ایست از جنس نوعی پلاستیک با غشاء مغناطیس شونده بر یک رویه(فرومغناطیسی) و لغزان برریلهایی با ابعاد مختلف، ابعاد نوعی از نوار ۲۵۰۰ فوت طول و ۲/۱ اینچ عرض است. • این رسانه‌ها ماهیتا برای پردازش پی در پی رکوردها مورد استفاده قرار می‌گیرد. • دستگاه نوارخوان مجهز است به نوک خواندن/ نوشتن که می‌تواند اطلاعات را روی نوار ضبط و یا اطلاعات ضبط شده را حسکند

7. تکنولوژی ساخت نوار مغناطيسي • ریل به ریل • نوار کاتریج • نوار کاست • نوار صوتی تطبیق داده شده با کامپیوتر

8. نحوه ذخیره سازی داده روی نوار • داده‌ها به صورت رشته‌های بیتی روی شیارهایی که در سطح نوار وجود دارد. ذخیره می‌شوند. بیت‌های یک کاراکتر، روی شیارها و در عرض نوار ضبط می‌گردند.

9. نحوه ذخیره سازی داده روی نوار • از نظر تعداد شیار، دو نوع نوار رایجتر است: نوار ۷ شیاره و نوار ۹ شیاره. • یکی از شیارها، به عنوان شیار کنترل پاریتی به کار می‌رود. در نوار دو نوع بیت پاریتی وجود دارد: • بیت پاریتی عرض یا کاراکتری • بیت پاریتی طولی

10. چگالی نوار • تعداد بیت‌های قابل ضبط در هر اینچ نوار را چگالی گویند. • چگالی را با واحد بیت در اینچ (bpi)بیان می‌کنند که با توجه به نحوه نشست کاراکترها روی شیارها، همان بایت در اینچ یا کاراکتر در اینچ است. • از جمله چگالی رایج، bpi ۸۰۰ و bpi ۱۶۰۰ است. البته نوار یا چگالی bpi ۳۲۰۰ و bpi ۶۲۵۰ و بیشتر نیز وجود دارد.

11. گپ • فضایی است بلااستفاده بین دو گروه کاراکتر ضبط شده، کلمه گروه در اینجا هم به رکورد اطلاق می‌گردد وهم به بلاک. • در صورتی که بین هر دو بلاک باشد به آن گپ بین بلاکهاو اگر گپ بین دو رکورد باشد. به آن گپ بین رکوردها می‌گویند. • وجود گپ برای متوقف کردن نوار و یا حرکت دوباره آن لازم است. زیرا برای آنکه نوک خواندن/ نوشتن بتواند داده‌ای ذخیره شده را حس کند باید که نوار پس از توقف، به سرعتی مطلوب و یکنواخت موسوم به سرعت حس برسد. • ضمن اینکه در اثناء کاهش سرعت حس تا توقف نیز تکه‌ای از نوار از زیرنوک رد می‌شود. این دو تکه نوار همان گپ را تشکیل می‌دهند. • چون این قسمت از نوار در حالت توقف- حرکت با سرعت کمتر از سرعت حس طی می‌شود، نمی‌توان داده‌ای را در این قسمت حس کرد و در نتیجه بلااستفاده (هرز) است.

13. پارامترهای نوار • دو دسته پارامتر وجود دارد: • پارامترهای ظرفیتی • پارامترهای زمانی(یا وابسته به زمان) • پارامترهای ظرفیتی عبارتند از: • چگالی (تراکم): به واحد بیت در اینچ(bpi) • طول نوار: به واحد فوت با داشتن این دو پارامتر می‌توان ظرفیت اسمی نوار را به دست آورد: Sn=L×D (Sn ظر فیت اسمی، L طول به اینچ، D چگالی ) • پارامترهای زمانی عبارتند از: • سرعت لغزش نوار به واحد اینچ در ثانیه. • نرخ انتقال به واحد بایت در ثانیهنرخ انتقال دو نوع است: اسمی و واقعی. نرخ اسمی توسط سازنده اعلام می‌شود و نرخ انتقال واقعی قابل محاسبه‌است. • زمان حرکت- توقف به واحد میلی ثانیه.این زمان در واقع تفاوت بین زمان طی کردن گپ با سرعت حس و زمان طی کردن گپ در حالت توقف نوار و حرکت دوباره آن تا رسیدن به سرعت حس است. ζ=t1-t0

14. دیسک مغناطیسی • رسانه ایست گردان، باامکان دستیابی مستقیم به داده‌های ذخیره شده و به آن اصطلاحاً DASD می گویند. • در اساس صفحه ای مدوراست(به قطر ۸/۱ تا ۱۴ اینچ)، مغناطیس شونده و گردان حول محوری عمودی.

15. دسته بندي دیسک‌ها • از نظر امکان جابجا شدن: دیسکهای ثابت و دیسکهای جابجا شدنی • از نظر ثابت یامتحرک بودن نوک خواندن/نوشتن: دیسکهای با نوک ثابت و دیسکهای با نوک متحرک. در دیسکهای با نوک ثابت، بازویی که نوک خواندن/نوشتن به آن متصل است، حرکت نمی‌کند. در دیسکهای با نوک متحرک، بازوبر رویه دیسک حرکت دارد و از شیاری به شیاری دیگر جابجا می‌شود. در دیسکهای با نوک ثابت، هرشیار نوک خواندن/ نوشتن خاص خود را دارد و نیازی به حرکت بازوی دیسک برای رفتن از یک شیار به شیار دیگر نیست. اینگونه دیسکها سریعتر، گرانتر و حساسترند. • از نظر تعداد رویه در صفحه: یک رویه و دو رویه • از نظر تعداد لایه در رویه: تک لایه و دو لایه(رویه دو لایه تکنولوژی جدید تر است). • از نظر تعداد صفحاتی که روی محور عمودی جایگذاری می‌شوند: دیسکهای تک صفحه‌ای و دیسکهای چند صفحه ای.دیسکهای چند صفحه‌ای را اصطلاحا پک می‌گویند. یک پک با n صفحه دارای 2n رویه‌ است که معمولاً ۲n-۲ رویه آن برای ذخیره سازی و دو رویه بالایی و پایینی برای حفاظت بیشتر به کار می‌روند. در بعضی انواع همه 2n رویه برای ذخیره سازی استفاده می‌شود. • از نظر جنس صفحه: دو نوع دیسک وجود دارد: دیسک سخت و دیسک انعطاف پذیر(نرم). دیسک سخت معمولاً از جنس آلومینوم و دیسک انعطاف پذیر، از جنس نوعی پلاستیک است.

16. تقسیمات دیسک • استوانه: تمام شیارهای با شعاع یکسان(طبعا از رویه‌های مختلف) تشکیل یک استوانه را می‌دهند. یک دیسک پک، به تعداد شیارهای هر رویه، استوانه دارد. • شیار: محل ضبط بیت‌های اطلاعات درهر رویه. شیارها معمولاً به صورت دوایر متحد المرکز و یا حلزون وار هستند. • سکتور: تقسیماتی است از شیار با اندازه مساوی، هر شیار از تعدادی سکتور تشکیل شده است. دو نوع سکتور وجود دارد: • سکتور سخت‌افزاری که توسط سازنده ایجاد می‌شود(فرمت کردن سطح پایین) • سکتور نرم‌افزاری (گاه موسوم به بلاک) که از طریق نرم‌افزار (سیستم‌عامل) قابل ایجاد است و به این کار فرمت کردن نرم‌افزاری می‌گویند. • نکته: اندازه ی سکتور نرم افزاری همیشه ضریبی صحیح از اندازه ی سکتور سخت افزاری است.

17. پارامترهای دیسک • پارامترهای ظرفیتی: • اندازه سکتور(از ۳۲ بایت تا ۴۰۹۶ بایت و معمولاً ۵۱۲ بایت) • تعداد سکتور در شیار(از ۴ تا ۳۲ در فلاپی‌ها و بیشتر درسایر انواع، گاه تا ۱۰۰). تعداد سکتور در شیار در دیسکهای سخت جدید، در شیارهای بیرونی بیشتر از شیارهای درونی است. این رسانه‌ها به IDE موسومند. البته وضع به گونه‌ای است که از نظر سیستم‌عامل، انگار تعداد سکتور در همه شیارها یکسان است. • تعداد رویه در استوانه (تعداد نوک(R/W (از یک تا بیش از ۲۰رویه) • تعداد شیار در رویه(تعداد استوانه: از ۲۰ تا ۲۰۰۰ شیار) • با داشتن این پارامترها می‌توان ظرفیت اسمی دیسک را به دست آورد.

18. پارامترهای دیسک • پارامترهای زمانی: • زمان استوانه جویی(پیگرد): زمانی است که سپری می‌شود تا نوک خواندن/نوشتن به استوانه مورد نظر برسد. متوسط این زمان را با s نمایش می‌دهیم و واحد آن میلی ثانیه‌است. این زمان معمولاً بین حدو د۲ تا ۳۰ میلی ثانیه‌است و دراکثر دیسکها مهم‌ترین زمان است. • سرعت گردش دیسک: به واحد دور در دقیقه بیان می‌شود، مثلا ۷۲۰۰، ۵۴۰۰، ۳۶۰۰ دور در دقیقه و گاه حتی بیشتر. از این پارامتر، زمان یک دور گردش دیسک به دست می‌آیدو آنرا به r۲ نشان می‌دهیم و واحد آن میلی ثانیه‌است. • زمان انتظار دوران(درنگ دوران). مدت زمانی است که سپری می‌شود تا آغاز داده مورد نظر در اثر دوران دیسک به زیر نوک r/w برسد. متوسط این زمان را با حرف r نمایش می‌دهیم كه نصف زمان يك دور كامل است. • نرخ انتقال: تعداد بایتی که در یک ثانیه قابل انتقال است وبه واحد بایت در ثانیه (یا اضعافی از بایت در ثانیه) بیان می‌شود. دو نوع نرخ انتقال داریم: اسمی و واقعی. نرخ انتقال اسمی توسط سازنده اعلام می‌شود و نرخ انتقال واقعی قابل محاسبه است. نرخ انتقال دیسکهای جدید از یک تا پنج مگابایت در ثانیه‌است. • زمان استقرار. وقتی که نوک R/W به استوانه‌ای برده می‌شود، به مدت کوتاهی(حدود ms۳) در حال لرزش است تا استقرار بیابد. این زمان را معمولاً به زمان استوانه جویی اضافه می‌کنند و جزء همین زمان است و به عنوان پارامتر جداگانه‌ای مطرح نمی‌شود. • زمان بی عیبی. پارامتری است نشان دهنده میزان اطمنیان عملیاتی دیسک و عبارتست از میانگین مدت زمانی که دیسک بدون عیب کار می‌کند (معمولا بین ۲۰۰۰۰۰ تا ۵۰۰۰۰۰ساعت)

20. دیسک نوری • در این دیسک‌ها برای ذخیره سازی اطلاعات از نور لیزر بجای مغناطیسی کردن استفاده می گردد. • مزیت: کاهش فضا • برای خواندن اطلاعات ذخیره شده بازوی اپتیکی تغییرات بازتاب را به سیگنال الکتریکی تبدیل می کند. یک عدسی در داخل بازو، پرتو کم توان لیزر را به لکه ی کوچک نوری بر رور دیسک مسیر متمرکز می کند و همچنین نور بازتاب شده از دیسک را مجدداً به آشکار ساز نوری هدایت می کند. • خروجی آشکار ساز نوری بر اساس توزیع گودالهای طول مسیر تغییر می کند و سیگنال الکتریکی حاصل می شود که می توان سیگنال صدا، تصویر و یا داده ها را دوباره بازیابی کرد.

22. طبله