หน่วยความจำของเครื่องคอมพิวเตอร์

หน่วยความจำหลัก คือ หน่วยความจำที่ต่อกับหน่วยประมวลผลกลาง และหน่วยประมวลผลกลางสามารถใช้งานได้โดยตรง หน่วยความจำ ชนิดนี้จะเก็บข้อมูล และชุดคำสั่งในระหว่างประมวลผล และมีกระแสไฟฟ้า เมื่อปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ข้อมูลในหน่วย ความจำนี้จะหายไปด้วย หน่วยความจำหลักที่ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์ปัจจุบัน เป็นชนิดที่ทำมาจากสารกึ่งตัวนำ หน่วยความจำชนิดนี้มีขนาดเล็ก ราคาถูก แต่เก็บข้อมูลได้มาก และสามารถให้หน่วยประมวลผลกลาง นำข้อมูลมาเก็บ และเรียกค้นได้อย่างรวดเร็ว เครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องต้องอาศัยหน่วยความจำหลัก เพื่อใช้เก็บข้อมูลและคำสั่ง ซีพียูจะทำหน้าที่นำคำสั่ง จากหน่วยความจำหลัก มาแปลงความหมายแล้วกระทำตาม เมื่อทำเสร็จก็จะนำผลลัพธ์มาเก็บไว้ในหน่วยความจำหลัก ซีพียูจะกระทำตามขั้นตอนเช่นนี้เป็นวงรอบเรื่อยๆ ไปอย่างรวดเร็ว เรียกการทำงานลักษณะนี้ว่า วงรอบคำสั่ง (Execution cycle) จากการทำงานเป็นวงรอบของซีพียูนี้เอง การอ่านเขียนข้อมูลลงในหน่วยความจำหลัก จะต้องทำได้อย่างรวดเร็ว เพื่อให้ทันการทำงานของซีพียู โดยปกติุุถ้าให้ซีพียูทำงานที่มีความถี่ของสัญญาณนาฬิกา 2,000 เมกะเฮิรตซ์ หน่วยความจำหลักที่ใช้ทั่วไปมักจะมีความเร็วไม่ทันช่วงติดต่ออาจมีเพียง 100 เมกะเฮิรตซ์ หน่วยความจำหลักที่ใช้กับไมโครคอมพิวเตอร์ จึงต้องกำหนดคุณลักษณะในเรื่องช่วงเวลาเข้าถึงข้อมูล (Accesss time) ค่าที่ใช้ทั่วไปอยู่ในช่วงประมาณ 60 นาโนวินาที ถึง 125 นาโนวินาที (1 นาโนวินาทีเท่ากับ 10 ยกกำลัง -9 วินาที) แต่อย่างไรก็ตาม มีการพัฒนาให้หน่วยความจำ สามารถใช้กับซีพียูที่ทำงานเร็วขนาด 33 เมกะเฮิรตซ์ โดยการสร้าง หน่วยความจำพิเศษมาึคั่นกลางไว้ ซึ่งเรียกว่า หน่วยความจำแคช (cache memory) ซึ่งเป็นหน่วยความจำที่เพิ่มเข้ามา เพื่อนำชุดคำสั่ง หรือข้อมูลจากหน่วยหลักมาเก็บไว้ก่อน เพื่อให้ซีพียูเรียกใช้ได้เร็วขึ้น แบ่งตามลักษณะการเก็บข้อมูล 1.หน่วยความจำแบบลบเลือนได้ (volatile memory)คือถ้าเป็นหน่วยความจำที่เก็บข้อมูลไว้แล้ว หากไฟฟ้าดับ คือไม่มีไฟฟ้าจ่ายให้ กับวงจรหน่วยความจำ ข้อมูลที่เก็บไว้จะหายไปหมด 2. หน่วยความจำไม่ลบเลือน (nonvolatile memory)คือ หน่วยความจำเก็บข้อมูลได้ โดยไม่ขึ้นกับไฟฟ้าที่เลี้ยงวงจร แบ่งตามสภาพการใช้งาน 1. หน่วยความจำที่ซีพียูอ่านได้อย่างเดียว ไม่สามารถเขียนลงไปได้ เรียกว่า รอม (Read Only Memory : ROM) รอมจึงเป็นหน่วยความจำที่เก็บข้อมูลหรือโปรแกรมไว้ถาวร เช่นเก็บโปรแกรมควบคุม การจัดการพื้นฐานของระบบ ไมโครคอมพิวเตอร์ (bios) รอม ส่วนใหญ่เป็นหน่วยความจำไม่ลบเลือนแต่อาจยอมให้ผู้พัฒนาระบบ ลบข้อมูลและ เขียนข้อมูลลงไปใหม่ได้ การลบข้อมูลนี้ต้องทำด้วยกรรมวิธีพิเศษ เช่น ใช้แสงอุลตราไวโลเล็ตฉายลงบนผิวซิลิกอน หน่วยความจำประเภทนี้ มักจะมีช่องกระจกใสสำหรับฉายแสงขณะลบ และขณะใช้งานจะมีแผ่นกระดาษทึบ ปิดทับไวเรียกหน่วยความจำประเภทนี้ว่า อีพร็อม (Erasable Programmable Read Only Memory : EPROM) 2. หน่วยความจำที่เขียนหรืออ่านข้อมูลได้ การเขียนหรืออ่านจะเลือกที่ตำแหน่งใดก็ได้ เราเรียกหน่วยความจำประเภทนี้ว่า แรม (Random Access Memory: RAM) แรมเป็น หน่วยความจำแบบลบเลือนได้ เป็นหน่วยความจำหลักที่สามารถนำโปรแกรม และข้อมูลจากอุปกรณ์ภายนอก หรือหน่วยความจำรองมาบรรจุไว้ หน่วยความจำแรมนี้ต่างจากรอมที่สามารถเก็บข้อมูลได้ เฉพาะเวลาที่มีไฟฟ้าเลี้ยงวงจรอยู่เท่านั้น หากปิดเครื่องข้อมูล จะหายได้หมดสิ้น เมื่อเปิดเครื่องใหม่อีกครั้ง จึงจะนำข้อมูลหรือโปรแกรมมาเขียนใหม่อีกครั้ง หน่วยความจำแรมมีขนาดแตกต่างกันออกไป หน่วยความจำชนิดนี้บางครั้งเรียกว่า read write memory ซึ่งหมายความว่า ทั้งอ่านและบันทึกได้ หน่วยความจำเป็บแรมที่ใช้อยู่สามารถแบ่งได้ 2 ประเภท คือ 1. ไดนามิกแรมหรือดีแรม (Dynamic RAM : DRAM)DRAM จะทำการเก็บข้อมูลในตัวเก็บประจุ ( Capacitor ) ซึ่งจำเป็นจะต้องมีการ refresh เพื่อ เก็บข้อมูลให้ คงอยู่ โดยการ refresh นี้ ทำให้เกิดการหน่วงเวลาขึ้นในการเข้าถึงข้อมูล และก็เนื่อง จากที่มันต้อง refresh ตัวเองอยู่ตลอดเวลานี้เอง จึงเป็นเหตุให้ได้ชื่อว่า Dynamic RAM ปัจจุบันนี้แทบจะหมดไปจากตลาดแล้ว 2. Static Random Access Memory (SRAM)จะต่างจาก DRAM ตรงที่ว่า DRAM จะต้องทำการ refresh ข้อมูลอยู่ตลอดเวลา แต่ในขณะที่ SRAM จะเก็บข้อมูลนั้นๆ ไว้ และจะไม่ทำการ refresh โดยอัตโนมัติ ซึ่งมันจะทำการ refresh ก็ต่อเมื่อ สั่งให้มัน refresh เท่านั้น ซึ่งข้อดีของมัน ก็คือความเร็ว ซึ่งเร็วกว่า DRAM ปกติมาก แต่ก็ด้วยราคาที่สูงกว่ามาก จึงเป็นข้อด้อยของมันเช่นกัน 3.น่วยความจำความเร็วสูง (Cache Memory) หน่วยความจำแคช เป็นหน่วยความจำขนาดเล็กที่มีความเร็วสูง ทำหน้าที่เหมือนที่พักคำสั่ง และข้อมูลระหว่าง การทำงาน เพื่อให้การทำงานโดยรวมเร็วขึ้น แบ่งเป็นสองประเภท คือ แคชภายใน (Internal Cache) และแคชภายนอก (External Cache) โดยแคชภายใน หรือ L1 หรือ Primary Cache เป็นแคชที่อยู่ในซีพียู ส่วนแคชภายนอก เป็นชิปแบบ SRAM ติดอยู่บนเมนบอร์ด ทำงานได้ช้ากว่าแบบแรก แต่มีขนาดใหญ่กว่า เรียกอีกชื่อได้ว่า L2 หรือ Secondary Cache เมนบอร์ด (Main board) เป็นอุปกรณ์ภายใจเครื่องคอมพิวเตอร์ เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ที่รวมองคืประกอบ ของคอมพิวเตอร์ทุกหน่วย เข้าด้วยกัน เป็นเหมือนศูนย์กลางของระบบคอมพิวเตอร์ เนื่องจากอุปกรณ์ทุกชิ้น ไม่ว่าจะเป็นหน่วยรับเข้า หน่วยแสดงผล หน่วยความจำหลัก หรือหน่วยความจำรอง ต้องถูกนำมาเชื่อมกับเมนบอร์ด จึงจะทำงานได้ เราจำเป็นที่จะต้องจัดเตรียม Mainboard ให้ตรงกับ CPU ที่ใช้ ซึ่ง Mainboard ที่มีจำหน่ายในปัจจุบัน ส่วนใหญ่จะเป็นประเภท ATX กันหมดแล้ว ในหัวข้อนี้เราจะมาดูว่า Mainboard แบบใดจึงจะเป็น Mainboard ที่จะเลือกมาใช้ในการประกอบเครื่องคอมฯของเรา โดยมีหลักในการเลือก Mainboard ดังนี้ ประการแรก ::>เมื่อเราพิจารณาแล้วว่าจะใช้ CPU จากค่ายใหนเราก็เลือกใช้ MainBoard ที่สนับสนุน CPU นั้นโดยอาจต้องคำนึงถึง ชื่อของผู้ผลิต MainBoard ด้วย เพราะถึงแม้ว่าจะใช้ ChipSet เดียวกัน มีคุณสมบัติเหมือนกันแต่ก็มีประสิทธิภาพที่ต่างกันอีก ทั้งยังมีเสถียรภาพที่ต่างกันด้วย ซึ่งในเรื่องของ เสถียรภาพนั้นเป็นเรื่องที่สำคัญมากในการเลือก MainBoard เพราะ MainBoard มีเสถียรภาพต่ำก็จะทำให้เครื่องคอมฯของเราหยุดทำงานบ่อย ประการที่สอง ::>ส่วนการที่จะพิจารณาว่าจะเลือก MainBoard แบบ All in One คือ Mainboard ที่มีทั้ง Card แสดงผล และ Sound Card บน Board บางรุ่นมี Modem และ LAN Card บน Card ด้วย กับแบบที่ไม่มีอุปกรณ์เหล่านี้อยู่เลยอย่างใหนดีกว่ากัน นั้นจำเป็น ต้องพิจารณาในเรื่องของราคาเป็นหลักเพราะ Mainboard ที่เป็นแบบ All in One นั้นจะมีราคาถูกกว่า MainBoard ที่ไม่มีอุปกรณ์ แต่สิ่งที่เราจะต้องสูญเสียไปคือการที่มีจำนวน Slot ที่จะใช้ในการเพิ่มเติมอุปกรณ์ลดน้อยลง อีกทั้งในเรื่องของเสถียรภาพของ Board แบบ All in One จะต่ำกว่าแบบไม่มี และยังยากแก่การ Upgrade (การปรับเปลี่ยนอุปกรณ์เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่อง)