הזכרון

מתוך WikiBook

יש האומרים שההשוואה בין מחשבים לאנשים מתמצה בכך שאנשים מבינים הרבה אך זוכרים מעט, ואילו מחשבים זוכרים (כמעט) הכל, אך אינם מבינים מאומה. לא ברור אם טענה זו נכונה. נשוב לדון בה בהרחבה ביחידה העוסקת בבינה מלאכותית. מכל מקום, ברור שהזכרון הוא ממרכיביו החשובים של המחשב. למחשבים יש סוגים רבים של זכרון. בפרק זה של היחידה נתאר את סוגי הזכרון השונים ואת הטכנולוגיה עליהם הם מבוססים.

החלוקה החשובה ביותר של סוגי הזכרון במחשב היא חלוקה בין זכרון ראשוני למשני. זכרון ראשוני הקרוי גם זכרון פנימי, וזכרון משני הקרוי גם זכרון חיצוני. על שני סוגי הזכרון מוטלים חלקים שונים של האחריות: שניהם משמשים כמקום אחסון לתכניות, לנתונים ולתוצאות של פעולת המחשב. כזכור, הזכרון האנושי של בני אדם, מכיל זכרון לטווח קצר וזכרון לטווח ארוך. הזכרון לטווח קצר קטן יחסית ומוגבל באורך חייו אך הוא מהיר בקריאה וכתיבה. הזכרון לטווח ארוך רחב יותר ותוכנו נשמר לאורך זמן, אך תהליך האגירה בו והשליפה ממנו איטיים יחסית. הזכרון הראשוני של מחשב דומה לזכרון לטווח קצר. הזכרון המשני של מחשבים דומה בתכונות אלה לזכרון לטווח ארוך האנושי. הזכרון של המחשב צריך לתת תשובה טכנולוגית מהירה, זולה, גדולה ונוחה ככל האפשר לצרכיו של המחשב והמשתמש בו. המעבד (היע"מ) איננו יכול להכיל את כל הנתונים וההוראות עליהם יפעל. לכן, הזכרון מהווה "עזר כנגד" צמוד למעבד.

ניתן לתאר את כל סוגי הזכרון של מחשב כמערכים גדולים של תאים, למשל תאי דואר בכניסה לבית משותף. תכונתו החשובה ביותר של אמצעי זכרון הוא תכולתו: כמה נתונים אפשר לאחסן בו. מודדים את תכולתו של רכיב זכרון במספר הבתים (bytes), שהוא יכול להכיל. שלא כמו תאי דואר, יכול כל תא בזכרון המחשב להכיל גודל אחיד וקבוע של נתון: בדרך כלל בית (byte) אחד. כך, למשל, תכולת הזכרון של המחשב שמשמש להרצת מערכת חישוב השכר שהוזכרה בתחילת היחידה היא ארבעה מליון בתים, או בקיצור ובשפה המקובלת -- ארבעה מגה-בייט ( 4MB או 4 MegaByte). לעומתו, המחשב שעליו מופעל משחק הטטריס הוא קטן הרבה יותר, ומכיל זכרון בן 640 אלף בתים בלבד, או KB640. עוד הבדל בין תא דואר לבין תא זכרון במחשב, הוא בכך שהשליפה של תוכנו של תא זכרון ממוחשב איננה (בהכרח) מרוקנת את תא הזכרון. "שליפה" מזכרון ממוחשב פירושה העתקה של תוכנו של התא, בדרך כלל אל אוגרים ביחידת הבקרה או ישירות אל אוגרים ביחידה האריתמטית-לוגית.

ניתן לחלק את סוגי הזכרונות לפי צורת הגישה לנתונים. קיימות שתי גישות: גישה ישירה וגישה סדרתית. בגישה הישירה כדי שהמעבד יוכל לפנות אל תאי הזכרון, צריך שלכל תא תהיה כתובת. כמו בלוח תאי הדואר שבכניסה ליישוב, או בסניף דואר, אפשר להתייחס בצורה מפורשת ("למען", to address) כל אחד מן התאים. באופן זה, פקודה שהיא חלק מתכנית מחשב יכולה למען תא כזה או אחר כמושא שלה (operand). כל תא בזכרון יכול להכיל נתון (או חלק מנתון), או הוראה (או חלק מהוראה).ואילו בגישה הסדרתית כדי שהמעבד יוכל לפנות אל תאי הזיכרון עליו לעבור על פני כל הזכרון ואין כתובת ספציפית למבוקש.ניתן לדמות את הנושא לחיפוש סצנה מסוימת בסרט. במידה ואנו נצפה בסרט בקלטת ווידאו לא נוכל לקבל סצנה מסוימת על פי כתובת ונצטרך להריץ את הסרט עד שנגיע לסצנה המבוקשת ואילו בסרט DVD ניתן להריץ בין הפרקים כדי להגיע לסצנה המבוקשת.

ROM מול RAM
במחשב האישי נמצא גם רכיבי rom וגם רכיבי ram. יתרה מזאת, יש מספר סוגי rom ו- ram ולכל אחד תפקיד מוגדר משלו, אולם תחילה עלינו לנסות לאבחן את שני הסוגים ולהכיר את ההבדלים בינהם.

ROM- READ ONLY MEMORY
זהו רכיב שהכתיבה לתוכו דורשת ציוד חיצוני מיוחד (צורב)[מכשיר המסוגל לכתוב נתונים על תקליטור, המשמש כאמצעי לאחסון מידע. בנוסף לזאת הוא בדרך כלל משמש גם ככונן תקליטורים או ככונן DVD]. הקריאה ממנו ישירה ולכן הוא נקרא זיכרון לקריאה בלבד. ה rom הוא למעשה הוראות היצרן או התקנים שונים שלמשתמש אין גישה אליהם, ועל כן זיכרון זה הוא לקריאה בלבד. יש היום סוגי ROM המאפשרים כתיבה לתוכם ללא צורך בציוד חיצוני, וכך בעצם סותרים את שמם. חיסרון משמעותי של רכיבי ROM הוא במהירות הגישה (access time). זמני התגובה של רכיבי ROM הם בסדר גודל של מילישניות (ms) וזה נחשב איטי. היתרון הגדול של רכיבי ROM הוא בעובדה ששמירת המידע אינה תלויה באספקת מתח. במילים אחרות- הפסקת חשמל לא תגרום למחיקת המידע שבתוכו.

RAM- RANDOM ACCESS MEMORY

הזנת נתונים רגילה למחשב פונה אל זיכרון RAM, ללא צורך בציוד מיוחד. כלומר, ניתן לקרוא ממנו או לכתוב אליו ללא ציוד מיוחד.
רכיב RAM מהיר בהשוואה ל- ROM. זמני התגובה נמדדים בננו שניות (ns), וזה הרבה יותר מתאים לעבודה מול המעבד. הבעיה ברכיבי RAM היא בתלותם במתח. כל הפסקה, ואפילו רגעית, של אספקת החשמל למחשב, גורמת למחיקת כל המידע שהיה אגור בהם. בעיה נוספת היא היותו זיכרון מוגבל, לכן רק נתונים הדרושים לעיבוד מיידי נשמרים בו, ואילו שאר הנתונים נשמרים בזכרון חיצוני.

כמו כן למעבד ישאוגרים המשמשים כיחידות זיכרון. פרקי ספר הלימוד