انواع حافظه کامپیوتری و تفاوت های آنها با یکدیگر

آیا با انواع حافظه کامپیوتری آشنا هستی؟ از بسیاری جهات، حافظه ما آنچه که هستیم را می‌سازد، و به ما کمک می‌کند که گذشته مان را به خاطر بیاوریم، مهارتی را یاد بگیریم و آن را حفظ کنیم، و برای آینده‌ مان برنامه ریزی کنیم. و برای کامپیوترها که اغلب به عنوان ضمیمه‌ای از ما عمل می‌کند، حافظه نقش نسبتا مشابه‌ای را ایفا می‌کند. چه دو ساعت فیلم باشد، چه دو فایل متنی باشد، یا دستورالعملی برای بازکردن آن فایل متنی یا ویدیویی باشد. قبل از بررسی انواع حافظه کامپیوتری ، من تعریفی از ویکیپدیا در مورد حافظه کامپیوتری برای شما آوردم:
انواع حافظه کامپیوتری خواندنی/ نوشتنی
Dynamic RAM
RAMدینامیک : در این نوع حافظه اطلاعات به‌طور اتوماتیک توسط رایانهRefresh می‌شوند. به دلیل چگالی بیشتر داده‌ها و ارزان بودن RAM دینامیک، پراستفاده است.

Static RAM
RAMاستاتیک: سرعت این نوع حافظه بالاتر از نوع دینامیک است. از این نوع RAM در حافظه نهان یا همان Cache که بین حافظه اصلی و پردازنده قرار دارد، استفاده می‌شود.

حافظه کامپیوتری فقط خواندنی
همانگونه که از نام حافظه فقط خواندنی (به انگلیسی: ROM) استفاده می‌شود، پردازنده نمی‌تواند به صورت خودکار اطلاعات موجود در این نوع حافظه را تغییر دهد، بلکه فقط می‌تواند آن را بخواند. هنگام خاموش شدن رایانه نیز این اطلاعات از بین نمی‌رود و ثابت می‌ماند.
انواع حافظه کامپیوتری غیر مغناطیسی
۱. کارت و نوار کاغذی : از کارت‌های منگنه شده و رنگ شده و نوارهای کاغذی سوراخ شده (پانچ)، به عنوان محلی برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌شود مانند پاسخ کارت کنکور. این حافظه توسط دستگاهی به نام کارت خوان خوانده می‌شود و سپس اطلاعات به حافظه رایانه منتقل می‌شود.

۲. دیسک نوری (Optical Disk) : دیسک‌های نوری نوع دیگری از انواع حافظه کامپیوتری غیر مغناطیسی است. برای خواندن و نوشتن اطلاعات در این نوع دیسک‌ها، از پرتو لیزر استفاده می‌شود.

CD: این دیسک‌ها از صفحه دایره شکلی به قطر ۱۲ سانتیمتر ساخته شده‌اند و می‌توانند تاحدود ۷۰۰ مگا بایت اطلاعات را نگهداری کنند. به نوع متداول آن که فقط قابل خواندن است CD-ROM می‌گویند. بر نوع دیگری که به CD-R معروف است می‌توان با استفاده از CD-Recorder یک بار اطلاعات وارد کرد و با استفاده از دیسک گردان‌های CD-Rewriter بارها بر روی CD-RW اطلاعات نوشت و پاک کرد.

DVD: نوع جدیدتری از دیسک‌های نوری به نام DVD-ROM در حال گسترش است. این دیسک، ظاهر و اندازه‌ای شبیه سی – دی دارد، ولی برای آن ظرفیت‌های ۴/۵ GB (یک رو – یک لایه) ۷/۹ (یک رو – دو لایه) ۱۵/۸ (دورو – دولایه) در نظر گرفته شده‌است.
انواع حافظه کامپیوتری مغناطیسی
در این نوع از انواع حافظه کامپیوتری ، می‌توان اطلاعات را به صورت نقاط مغناطیس شده نوشت (ذخیره کرد) یا خواند (بازیابی نمود). این اعمال، به وسیله شاخک‌های خاصی که به آن‌ها هد می‌گویند، انجام می‌پذیرد. هد از یک سیم پیچ هسته دار کوچک تشکیل شده‌است.

الف) نوار مغناطیسی : نوار مغناطیسی از یک نوار پلاستیکی که روی آن از یک ماده مغناطیس شونده مثل اکسید آهن پوشانده‌اند، تشکیل شده‌است (شبیه نوار ضبط صوت با پهنای بیشتر). دسترسی به اطلاعات این حافظه‌ها دسترسی ترتیبی است. یعنی به ترتیب اطلاعات باید بگذرند تا به اطلاعات مورد نظر برسیم، مثل نوار کاست.

ب) دیسک مغناطیسی : دیسک‌های مغناطیسی صفحات گرد پلاستیکی، فلزی یا سرامیکی هستند که سطح آن‌ها به وسیله ماده مغناطیس شونده مثل اکسید آهن پوشانیده می‌شود. اگر جنس دیسک مغناطیسی شده، پلاستیک باشد به آن دیسک نرم (Floppy Disk) و اگر فلز یا سرامیک باشند به آن دیسک سخت (Hard Disk) می‌گویند. دسترسی در این دیسک‌ها مستقیم است یعنی هر اطلاعاتی را که خواستیم بتوانیم آن را از روی سطح دیسک انتخاب کنیم.

حالا که با تعریف کامل و انواع حافظه کامپیوتری آشنا شدیم به ادامه بررسی آنها می پردازیم.

همه چیز در انواع حافظه کامپیوتری به شکل واحدهای پایه‌ای به نام بیت‌ها، یا رقم‌های دوتایی درمی‌آید. صفر و یک . هریک از آنها در یک سلول حافظه ذخیره می‌شوند که می‌توانند بین دو حالت برای دو مقدار ممکن جابجا شوند، صفر و یک. فایل ها و برنامه های انواع حافظه کامپیوتری ، دربرگیرنده میلیون‌ها از این بیت‌ها هستند.

همه پردازش‌ها در مرکز پردازش یا CPU صورت می پذیرد، که به عنوان مغز کامپیوتر عمل می‌کند. و هرچه تعداد بیت‌های نیازمند پردازش اضافه شوند، طراحان کامپیوتر باید تلاش بیشتری برای ساخت انواع حافظه کامپیوتری بهتر و پردازش گر های سریعتر، اندازه کوچکتر و هزینه کمتر کنند.
برای درک خوبی از انواع حافظه کامپیوتری باید بدانید که کامپیوترها مانند ما دارای حافظه کوتاه مدت برای کارهای آنی و و حافظه بلند مدت برای ذخیره دائمی هستند،. هنگامی که شما یک برنامه را اجرا می‌کنید، سیستم عامل شما منطقه ای را در حافظه کوتاه مدت برای انجام دستورهای به آن اختصاص می‌دهد.

برای مثال، هنگامی که شما یک کلید را در برنامه Word فشار می‌دهید، پردازنده فضایی را برای بازیابی بیت از داده‌ها توسط انواع حافظه کامپیوتری ،اختصاص می دهد. همچنین می تواند آنها را تغییر داده، و یا یک حرف نو بنویسد. زمانی که برای انتقال داده از انواع حافظه کامپیوتری طول می‌کشد، به عنوان تاخیر حافظه شناخته می‌شود. و چون دستورالعمل برنامه باید به سرعت و به طور مداوم پردازش شود، همه مکانهای موجود در حافظه کوتاه مدت می تواند در هر سفارش قابل دسترسی باشد، از این رو به آن حافظه با دسترسی تصادفی می‌گویند.

رایج ترین نوع RAM، رم دینامیک یا DRAM هست. هر سلول حافظه شامل یک ترانزیستور کوچک و یک خازن است که بارهای الکتریکی را ذخیره می‌کند. صفر برای زمانی که هیچ بار الکتریکی وجود ندارد، یا یک برای وقتی که دارای بار الکتریکی هست. این نوع از انواع حافظه کامپیوتری را حافظه پویا یا داینامیک می‌گویند. زیرا این‌ها تنها دارای بارهای کوتاه مدتی قبل از اینکه بارهای آنها خالی شود، هستند، که نیاز به شارژ تناوبی برای حفظ داده ها دارند.

اما حتی اگر زمان تأخیر آن کمتر از ۱۰۰ نانو ثانیه باشد، بازهم انتقال داده از این انواع حافظه کامپیوتری ، برای پردازنده‌های مدرن طولانی است. از این رو یک حافظه پنهان داخلی کوچک با سرعت بالا که از حافظه استاتیک ساخته شده در آنجا تعبیه شده است. که این نوع از انواع حافظه کامپیوتری معمولاً از شش ترانزیستور داخلی به هم پیوسته شده ساخته شده که نیازمند دوباره سازی نیستند.

SRAM سریع ترین نوع حافظه در یک سیستم کامپیوتری هست، همچنین گران ترین بخش آن، و سه برابر DRAM فضا می‌گیرد. اما رم و حافظه پنهان تنها می‌تواند داده ها را تا زمانی که در حال کارهستند در خود را نگه دارند. برای اینکه داده ها هنگامی که دستگاه خاموش است باقی بمانند، آنها باید به یک دستگاه ذخیره سازی طولانی مدت منتقل شوند، که در سه نوع اصلی می باشند.
بصورت ذخیره سازی مغناطیسی، است که ارزان ترین انواع حافظه کامپیوتری هست. داده‌ها یه عنوان یک الگوی مغناطیسی بر یک دیسک گردان با فیلم مغناطیسی ذخیره می‌شوند اما چون دیسک باید در جایی‌که داده‌ها هستند دَوَران کند، برای اینکه خوانده شود. زمان تاخیری برای چنین درایوهای ۱۰۰٫۰۰۰ بار آهسته تر از انواع حافظه کامپیوتری DRAM هست.

نوعی دیگر از انواع حافظه کامپیوتری ذخیره سازی نوری مبتنی بر دی وی دی و Blu-rayاست که آنها نیز از دیسک‌های گردان استفاده می‌کنند، اما با یک پوشش منعکس کننده. بیت‌ها به شکل نقاط روشن و تاریکی با استفاده از رنگی که توسط لیز خوانده می‌شود، کدگذاری می‌شوند. در بررسی انواع حافظه کامپیوتری ، در حالی که رسانه‌های ذخیره‌سازی نوری ارزان و قابل حمل هستند، آنها در زمان شروع کندتر از ذخیره سازی مغناطیسی هستند و ظرفیت پایین تری دارند.

در آخر، جدیدترین و سریع‌ترین نوع ذخیره‌سازی بلند مدت انواع حافظه کامپیوتری ، درایوهای حالت جامد هستند. مانند فلش دیسک‌ها. آنها قطعات متحرک ندارند، به جای استفاده از ترانزیستور‌های نیم رسانا که بیت‌ها را با دام انداختن یا ازبین بردن بارهای الکتریکی ذخیره می‌کند، داده ها در سازه‌های داخلی با طراحی ویژه‌ای که دارند، ذخیره می‌شوند.

خُب چگونه به این انواع حافظه کامپیوتری و این میلیاردها بیت اعتماد کنیم؟
ما تمایل داریم که انواع حافظه کامپیوتری همیشه پایدار و دائمی باشند. اما در واقع حافظه کامپیوتر نسبتا به سرعت از بین می‌رود. حرارت تولید شده از یک کامپیوتر و محیط پیرامون آن در نهایت بار مغناطیسی انواع حافظه کامپیوتری دیسکی را از بین می‌برد، در رسانه‌های نوری کاهش رنگ صورت می‌گیرد، و باعث نشت شارژ در ترانسیستورهای نیمه رسانا می‌شوند. همچنین درایوهای جامد ضعف دیگری هم دارند. نوشتن مکرر بر روی ترانسیستورهای نیم رسانا خوردگی ایجاد می‌کند و در نهایت بی استفاده می‌شوند. داده ها در بسیاری از انواع حافظه کامپیوتری فعلی عمر متوسطی کمتر از ده سال دارند، دانشمندان در حال کار به بهره برداری خواص فیزیکی مواد تا سطح کوانتومی آنها هستند.

به امید ساخت دستگاه هایی با حافظه سریع تر، کوچکتر، و با دوام تر.