หน่วยความจำ และ จัด เก็บ ทำหน้าที่ อะไร

เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการจดจำข้อมูล และโปรแกรมต่าง ๆ ที่อยู่ระหว่างการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ บางครั้งอาจเรียกว่าหน่วยเก็บข้อมูลหลัก (Primary storage)

สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภท คือ

2.2.1 หน่วยความจำหลักแบบอ่านได้อย่างเดียว (Read Only Memory – ROM)

       เป็นหน่วยความจำแบบสารกึ่งตัวนำชั่วคราวชนิดอ่านได้อย่างเดียว ใช้เป็นสื่อบันทึกในคอมพิวเตอร์ เพราะไม่สามารถบันทึก

ซ้ำได้ (อย่างง่ายๆ) เป็นความจำที่ซอฟต์แวร์หรือข้อมูลอยู่แล้ว และพร้อมที่จะนำมาต่อกับไมโครโพรเซสเซอร์ได้โดยตรง หน่วยความจำประเภทนี้แม้ไม่มีไฟเลี้ยงต่ออยู่ ข้อมูลก็จะไม่หายไปจากน่วยความจำ (nonvolatile)

       โดยทั่วไปจะใช้เก็บข้อมูลที่ไม่ต้องมีการแก้ไขอีกแล้วเช่น เก็บโปรแกรมไบออส (Basic Input output System : BIOS) หรือเฟิร์มแวร์ ที่ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์ใช้เก็บโปรแกรมการทำงานสำหรับเครื่องคิดเลขใช้เก็บโปรแกรมของคอมพิวเตอร์ที่ทำงาน

เฉพาะด้าน เช่น ในรถยนต์ที่ใช้ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมวงจร ควบคุมในเครื่องซักผ้า เป็นต้น

2.2.2 หน่วยความจำหลักแบบแก้ไขได้ (Random Access Memory – RAM)

เป็นหน่วยความจำหลัก ที่ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์ยุคปัจจุบัน หน่วยความจำชนิดนี้ อนุญาตให้เขียนและอ่านข้อมูลได้ในตำแหน่งต่างๆ อย่างอิสระ และรวดเร็วพอสมควร ซึ่งต่างจากสื่อเก็บข้อมูลชนิดอื่นๆ อย่างเทป หรือดิสก์ ที่มีข้อจำกัดในการอ่านและเขียนข้อมูล ที่ต้องทำตามลำดับก่อนหลังตามที่จัดเก็บไว้ในสื่อ หรือมีข้อกำจัดแบบรอม ที่อนุญาตให้อ่านเพียงอย่างเดียว

ข้อมูลในแรม อาจเป็นโปรแกรมที่กำลังทำงาน หรือข้อมูลที่ใช้ในการประมวลผล ของโปรแกรมที่กำลังทำงานอยู่ ข้อมูลในแรมจะหายไปทันที เมื่อระบบคอมพิวเตอร์ถูกปิดลง เนื่องจากหน่วยความจำชนิดนี้ จะเก็บข้อมูลได้เฉพาะเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงเท่านั้น

internal storge หรือเป็นหน่วยเก็บข้อมูลและโปรแกรมชั่วคราว( temporary storage)

เมื่อปิดเคื่รองคอมพิวเตอร์ข้อมูลหรือโปรเเกรมทุกอย่าง ที่เก็บในแรมจะหายไป เนื่องจากไม่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยง หน่วยเก็บข้อมูลประเภทนี้จึงเรียกว่า volatile ดังนั้นจัดเก็บข้อมูลอย่างถาวร ไว้ใช้งานในภายหลัง จึงจำเป็นจะตอ้งมีหน่วยเก็บเข้อมูลภายนอกที่เรียกว่า external storage หรือ secondary storage หรือ auxiliary storage ซึ่งสามารถจัดเก็บข้อมูลสำหรับการประมวลผลไว้ได้ถึงแม้ว่าจะไม่มีกระเเส ไฟฟ้าหล่อเลี้ยง( non-volatile) ก็ตาม

กระบวนการในการเก็บข้อมูล เรียกว่า การเขียนหรือการบันทึกข้อมูล ( writing หรือ recording data)

เนื่องจากว่า อุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรอง จะบันทึกข้อมูลในรูปของสื่อต่างๆที่สามารถนำมาเร๊ยกในภายหลังได้ กระบวนการดึงข้อมูลมาใช้เรียกว่า retrieving data เเละถ้าเป็นการอ่านข้อมูลจะเรียกว่า reading data เพราะอุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรองจะอ่านข้อมูลและถ่ายโอนไปยังหน่วยความจำหลัก เพื่อการประมวลผลต่อไป

การใช้งานคอมพิวเตอร์ในหน่วยงานต่างๆ จะมีความต้องการอุปกรณ์ในการจัดเก็บข้อมูลที่แตกต่างกันออกไป เช่น บริษัทประกันและธนาคาร อาจมีความต้องการอุปกรณ์ที่สามารถจัดเก็บข้อมูลของลูกค้าได้จำนวนมาก ในขณะที่ธุรกิจขนาดกลางและขนาดย่อมอาจต้องการอุปกรณ์ ในการจัดเก็บข้อมูลไม่มากนัก

หน่วยเก็บข้อมูลสำรอง (Secondary Storage Unit)

อุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรอง สามารถจำแนกได้เป็น 2 ประเภทหลัก ๆ ดังนี้

จานแม่เหล็กเป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรองที่นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายกับเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกประเภท จานแม่เหล็กประกอบด้วยแผ่นพลาสติกหรือโลหะที่เคลือบด้วยสารแม่เหล็ก ข้อมูลสามารถบันทึกและอ่านจากผิวหน้าที่เคลือบด้วยสารแม่เหล็กนี้ จานแม่เหล็กเป็นอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลที่มีความจุสูง มีความเชื่อถือได้ และยังสามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว ประเภทของจานแม่เหล็ก เช่น ฮาร์ดดิสก์ ( hard disk )

ฟลอปปี้ดิสก์ นิยมเรียกโดยทั่วไปว่า ดิสก์เกตต์ ( diskettes) หรือดิสก์ ( disks) เป็นอุปกรณ์เก็บข้อมูลสำรองที่สามารถพกพาและเคลื่อนย้ายได้สะดวก ฟลอปปีดิสก์ ในรุ่นแรก ๆ จะมีขนาด 8 นิ้ว และ 5.25 นิ้ว แต่ปัจจุบันนิยมใช้ขนาด 3.5 นิ้วแต่เดิมฟลอปปีดิสก์เรียกว่า ฟลอปปี ( floppies) เพราะดิสก์มีลักษณะที่บางและยืดหยุ่น แต่ปัจจุบันลักษณะของดิสก์ได้พัฒนาขึ้นเรื่อย ๆ เป็นดิสก์ที่หุ้มด้วยแผ่นพลาสติกแข็ง แต่เนื้อดิสก์ภายในยังคงอ่อนเหมือนเดิม จึงเรียกฟลอปปี้เช่นเดิม

หน่วยความจำที่ใช้กับแคช

CACHE คือ หน่วยความจำขนาดเล็กที่มีความเร็วสูงซึ่งเก็บข้อมูล หรือคำสั่งที่ถูกเรียกใช้หรือเรียกใช้บ่อยๆ ข้อมูลและคำสั่งที่เก็บอยู่ใน CACHEซึ่งทำงานโดยใช้ SRAM (STATIC RAM) จะถูกดึงไปใช้งานได้เร็วกว่าการดึงข้อมูลจากหน่วยความจำหลัก (MAIN MEMORY)ซึ่งใช้DRAM (DYNAMIC RAM )หลายเท่าตัว

การทำงานของ CACHE เป็นขั้นตอนดังนี้

โปรแกรมที่ทำงานโดยผ่านหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ได้ทำการเรียกข้อมูลหรือรหัสที่ CPU จำเป็นต้องใช้ RAM cache ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรหลักในเครื่องคอมพิวเตอร์ ได้รับสัญญานการเรียกข้อมูลในขณะที่คำสั่งการเรียกข้อมูลกำลังเดินทางไปยัง RAM และ cache จะทำการค้นหาข้อมูลจากRAM และส่งต่อข้อมูลไปยัง CPU ในการค้นหาข้อมูลครั้งแรกอาจจะใช้เวลานานโดยที่ตัว CPU ไม่สามารถทำงานอย่างอื่นได้ในเวลานั้น ในขั้นตอนการค้นหาข้อมูลนี้ cache จะทำการบันทึกข้อมูลที่ค้นพบไว้ใน high-speed memory chips ที่มีเฉพาะภายใน cache ในทันที่ cache ตรวจสอบพบว่า CPU ได้ทำงานเสร็จสิ้นและกำลังว่างอยู่ cache จะทำการค้นหาข้อมูลหรือรหัสของโปรแกรม ซึ่งอยู่ใกล้เคียงกับตำแหน่งของข้อมูลที่ทางโปรแกรมได้เรียกใช้ก่อนหน้านี้จาก memory address และจัดเก็บข้อมูลไว้ใน high-speed memory chips ครั้งต่อไปที่ทางโปรแกรมถามหาข้อมูลจากทางหน่วยประมวลผลกลาง(CPU) cacheจะตรวจสอบดูว่าข้อมูลที่โปรแกรมต้องการมีอยู่ใน high-speed memory chips แล้วหรือยัง ถ้ามีอยู่แล้ว cache จะส่งข้อมูลไปให้ CPUได้โดยไม่จำเป็นต้องผ่านหน่วยความจำหลักซึ่งมีการทำงานที่ช้ากว่ามาก ทำให้ CPU สามารถลดเวลาไร้ประสิทธิภาพ และทำงานได้มากขึ้น เมื่อ CPU ต้องการเปลี่ยนข้อมูลบางอย่างที่มีอยู่ในหน่วยความจำหลักอยู่แล้ว cache จะตรวจสอบดูก่อนว่าข้อมูลที่โปรแกรมต้องการจะเปลี่ยน มีการจัดเก็บอยู่ใน high-speed memory chips แล้วหรือยัง ถ้ามีอยู่แล้ว cache จะเปรียบเทียบข้อมูลที่มีอยู่เดิมกับข้อมูลใหม่ที่เปลี่ยนไป และจะส่งข้อมูลไปเฉพาะ memory address ใน หน่วยความจำหลัก ที่มีการเปลี่ยนแปลงข้อมูลจากข้อมูลเดิมใน high-speed memory chips ซึ่งจะเร็วกว่าการเปลี่ยนแปลงข้อมูลทั้งหมด