الذاكرة الرئيسية والثانوية في الحاسوب

الذاكرة الرئيسية والثانوية في الحاسوب ووظائف وسائط التخزين و أنواع الذاكرة و وحدة الذاكرة، هذا ما سوف نتعرف عليه فيما يلي.

الذاكرة الرئيسية والثانوية في الحاسوب

-أساسيات وحدات التخزين الرئيسية والثانوية
تلعب الذاكرة دورًا مهمًا في أجهزة الكمبيوتر لتخزين البيانات واستردادها، ويم تصنيف ذاكرة الكمبيوتر إلى ذاكرة الرئيسية وثانوية.
بينما وحدة التخزين الرئيسية هي الذاكرة الرئيسية للكمبيوتر والتي تُستخدم لتخزين البيانات أو المعلومات مؤقتًا، بينما تشير الذاكرة الثانوية إلى أجهزة التخزين الخارجية التي تُستخدم لتخزين البيانات أو المعلومات بشكل دائم.
-الوصول إلى وحدات التخزين الرئيسية الثانوية
تحتفظ الذاكرة الأساسية فقط بتلك البيانات أو الإرشادات التي يقوم الكمبيوتر بمعالجتها حاليًا مما يسمح للمعالج بالوصول إلى التطبيقات والخدمات قيد التشغيل المخزنة مؤقتًا في عنوان ذاكرة محدد، من ناحية أخرى الذاكرة وحدة التخزين الثانوية ثابتة بطبيعتها مما يعني أن التعليمات يتم نقلها إلى الذاكرة الرئيسية أولاً ثم إعادة توجيهها إلى وحدة المعالجة المركزية.
-البيانات الموجودة وحدات التخزين الرئيسية والثانوية
في الذاكرة الأولية يتم الوصول إلى البيانات مباشرة بواسطة وحدة المعالجة وتوجد في الذاكرة الرئيسية حتى المعالجة، ويتم تخزين المعلومات والبيانات في رقائق أشباه الموصلات بحيث يكون لها سعة تخزين محدودة، في وحدة التخزين الثانوية يتم تخزين المعلومات في أجهزة تخزين خارجية ولا يمكن الوصول إليها مباشرة بواسطة وحدة المعالجة.
-طبيعة وحدات التخزين الرئيسية والثانوية
وحدات التخزين الرئيسية متقلبة بطبيعتها مما يعني أن البيانات أو المعلومات المخزنة في الذاكرة الرئيسية مؤقتة مما قد يؤدي إلى فقدان البيانات في حالة انقطاع التيار الكهربائي ولا يمكن الاحتفاظ بها، لى العكس من ذلك ، فأن وحدات التخزين الثانوية غير متطايرة بطبيعتها مما يعني تخزين المعلومات بشكل دائم دون فقدان البيانات في حالة انقطاع التيار الكهربائي، البيانات سليمة ما لم يمسحها المستخدم عن قصد.
-أجهزة وحدات التخزين الرئيسية والثانوية
يمكن أيضًا الإشارة إلى وحدات التخزين الرئيسية باسم ذاكرة الوصول العشوائي بسبب الاختيار العشوائي لعناوين الذاكرة، تحتفظ ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بالبيانات بطريقة موحدة ويمكن فقدها عند انقطاع التيار الكهربائي.
وتشير وحدات التخزين الثانوية إلى أجهزة التخزين الخارجية مثل القرص الصلب والقرص الضوئي والقرص المضغوط ومحركات الأقراص المحمولة والأشرطة المغناطيسية وما إلى ذلك وهي أجهزة تخزين عالية ذات سعات تخزين كبيرة في نطاق من الجيجابايت إلى تيرابايت.
-سرعة وحدات التخزين الرئيسية والثانوية
في وحدات التخزين الرئيسية، يتم تخزين التطبيقات والتعليمات في الذاكرة الرئيسية مما يجعلها أسرع نسبيًا للوصول إليها عبر ناقل البيانات، المعالج قادر على استرداد البيانات بشكل أسرع مما يفعل مع الذاكرة الثانوية والتي تعمل مثل الذاكرة الاحتياطية لتخزين البيانات في أجهزة التخزين الخارجية.

وظائف وسائط التخزين

-بعد معرفة الفرق بين الذاكرة الاساسية والذاكرة الثانوية، لابد من معرفة وظائف وسائط التخزين، حيث يعتبر تخزين البيانات من أكثر الوظائف أهمية وذلك لأنها تقنية تشترك فيها كل مكونات الكمبيوتر من مكونات مادية أو برامج.
-وتقوم وسائط التسجيل بالاحتفاظ بالبيانات الرقمية عن طريق وحدة المعالجة المركزية، كما أنها تقوم بمعالجة جميع البيانات وذلك عن طريق العمليات الحسابية والمنطقية.

أنواع الذاكرة

-ذاكرة القراءة فقط ROM
هي ذاكرةٌ يمكن القراءة منها فقط دون الكتابة أو التعديل عليها، وتُخزِّن الشركة المصنعة محتواها أثناء تصنيعها، وتحتفظ بالبيانات عند انقطاع التيار الكهربائي. تُستخدم لأغراض محدَّدة كتخزين ملفٍّ أو برنامجٍ (مثل برنامج من نوع Firmware) وقراءته دون الحاجة إلى التعديل عليه ومن الأمثلة على هذه الذاكرة هي ذاكرة البيوس. يوجد ثلاثة أنواعٍ لهذه الذاكرة وهي:
-الذاكرة القابلة للبرمجة PROM‏

(Programmable ROM) أو الذاكرة القابلة للبرمجة مرةً واحدةً OTP NVM‏ (One-Time Programmable Non-Volatile Memoty) هي ذاكرةٌ رقميةٌ يكون فيها كل بت مقفلًا بعنصر إلكتروني لا يمكن التعديل عليه. تُكتب البيانات على هذه الذاكرة بعد تصنيعها وتبقى فيها على الدوام دون إمكانية تعديلها أو إزالتها، ولكتابة محتواها توضع في جهاز يدعى “مبرمج PROM”. يُستخدم هذا النوع في الأجهزة المحمولة، والمتحكمات المصغَّرة microcontrollers، وغيرها من الأجهزة الإلكترونية.
-الذاكرة القابلة لإعادة المسح والبرمجة EPROM
يمكن مسح محتوى هذه الذاكرة EPROM‏ (Erasable Programmable ROM) خلافًا للنوع السابق بتعريض الخلايا للأشعة فوق البنفسجية ثمَّ إعادة الكتابة عليها. تستهلك هذه العملية (المسح وإعادة البرمجة) من عمر الذاكرة وتصل عدد مرات المسح وإعادة البرمجة إلى 1000 مرة. يوجد أعلى الذاكرة فتحةٌ تسمح بمرور الأشعة فوق البنفسجة إلى الخلايا لمسح محتواها دفعةً واحدةً، لذا يجب نزع هذه الذاكرة من اللوحة ووضعها على جهاز البرمجة لبرمجتها مجدَّدًا وغالبا توضع على مقبسٍ لتسهيل نزعها وإعادة تركيبها.
-ذاكرة الوصول العشوائي RAM
هي من نوع الذاكرة المتطايرة التي تفقد محتواها بانقطاع التيار الكهربائي عنها ولكن توجد أنواع ثابتة من هذه الذاكرة طُورت حديثًا لا تفقد محتواها بانقطاع التيار تسمى ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة NVRAM‏ (Non-Volatile RAM). سميت “ذاكرة الوصول العشوائي” نظرًا لإمكانية الوصول إلى أيِّ موقعٍ في هذه الذاكرة مباشرةً بزمنٍ ثابتٍ سواءً الوصول إلى أول أو آخر عنوان في الذاكرة خلافًا لذاكرة الوصول التسلسلي SAM‏ (Serial Access Memory) التي يجب قراءة جميع الخلايا من البداية للوصول إلى آخر خلية. كما أن زمن القراءة والكتابة في هذه الذاكرة متساويان.
توجد أنواع متعدِّدة لهذه الذاكرة منها ما هو قيد التطوير مثل T-RAM و Z-RAM ولكن سنشرح النوعين الأساسيين وهما SRAM والنوع DRAM.
-الذاكرة الساكنة SRAM‏ (Static RAM)
هي ذاكرة من النوع المتطاير وسميت ساكنة لتفريقها عن الذاكرة الديناميكية DRAM‏ (Daynamic RAM) التي تحتاج إلى عملية تنشيط لاستمرار حفظ البيانات كما سنرى لاحقًا.
تتألف الخلية الواحدة عادةً من ستة ترانزستورات ويمكن أن تتراوح بين 4 إلى 10 ترانزستورات من نوع MOSFET لحفظ بت واحد (0 أو 1)، وتحتفظ الخلايا بشحنتها بدوام وجود التيار ما لم يُمح محتواها أو يُعدَّل عليها

وحدة الذاكرة

تعد وحدة الذاكرة من المكونات المادية للحاسوب، حيث أن جهاز الحاسوب يحتاج إلى تذكر البيانات والتعليمات والاحتفاظ بها بصفة مؤقتة أو دائمة حتى يتمكن من إنجاز المهام المطلوبة منه بنجاح.
ويمكن القول أن جهاز الحاسوب لا يمكن أن يقوم بمهامه بدون وجود ذاكرة، ويمكن تبسيط مفهوم الذاكرة بأنها عبارة عن مساحة أو شريحة تضم عدداً كبيراً من الخلايا الألكترونية يتم تقسيمها إلى مجموعات محدودة من الخلايا، يعطي لكل خلية عنواناً يرتبط بالعنوان المعطى مسبقاً للمجموعة ليتم الوصول الى أي خلية كانت والتعامل مع محتوياتها لاستخراج البيانات منها أو لتخزينها.
وتختلف أنواع الذاكرة من حيث الحجم أو السعة المخصصة للتخزين (للحفظ) بحسب نوع مادة صنع وشكل الجهاز الموجودة عليه.