عند تشغيل برنامج ما على الحاسوب تعمل جميع عناصره مع بعضها كفريق لتشغيل البرنامج وتنفيذ الأوامر، يوجد عنصر في ذلك الفريق له دور مهم في عمل الحاسوب وهو الذاكرة Memory. الجميع يعلم أنَّ حواسيبهم تحوي ذاكرة ولكن هل تعلم ما هي أنواع الذاكرات التي بداخله وكيف تعمل؟ ستتعلم في هذه المقالة مبدأ عمل الذاكرة وأنواعها.



--------------------------------------------------------------------------
أنواع الذاكرة

سنشرح أهمَّ نوعين في الذاكرة وهما ذاكرة القراة فقط ROM وذاكرة الوصول العشوائي RAM.
--------------------------------------------------------------------------
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:


--------------------------------------------------------------------------

ذاكرة PROM

وتصنّع كذاكرة فارغة، وكما يبين الاسم تتم برمجتها بعد التصنيع. يقوم المستخدم بشراء ذاكرةٍ فارغةٍ وإدخال المحتوى المرغوب باستخدام برنامج PROM.

تسمى عملية برمجة PROM حرق ( نسخ) بروم burning PROM. وتوجد فيوزاتٌ صغيرةٌ في رقاقة PROM التي تحترق خلال البرمجة. ولا تُبرمج البيانات سوى مرةً واحدةً ولا تستبدل أيضًا.

تطبيقات تستخدم PROM

الهواتف النقالة لتزويد المستخدم بخياراتٍ خاصةٍ.
وحدات تحكم ألعاب الفيديو.
الأجهزة الطبية القابلة للزرع.
الوصلات البينية مُتعددةُ الوسائط وعاليةُ الوضوح HDMI.
تحديد الهوية باستخدام موجات الراديو RFID.


----------------------------------

ذاكرة EPROM

ذاكرةٌ ثابتةٌ، يمكنها الاحتفاظ بالبيانات حتى لو كان التيار مقطوعًا عنها. وكان العائق الأساسي في ذاكرة PROM أنه بعد برمجتها لا يمكن تغييرها أو تعديلها. وتم تجاوز هذا العائق في ذاكرة EPROM.
يمكن محو EPROM بتعريضها لأشعة فوق البنفسجية لفترةٍ محددةٍ باستخدام ماسح EPROM. وستعود الرقاقة بعد التعريض إلى حالتها الأولية مع إمكانية إعادة برمجتها. بالمقدور تطبيق هذا الأسلوب لعدة مراتٍ، لكن تكرار المسح وإعادة الكتابة قد يجعل الرقاقة غير نافعةٍ. وعند الكتابة ستكون البيانات محفوظةً لحوالي ١٠ سنوات.

تطبيقات تستخدم EPROM

للتنقية.
لتطوير البرامج.
كرقاقة BIOS في الحواسيب.
كرقاقة تخزين برنامج في بطاقات المودم، الفيديو. والعديد من الأدوات الإلكترونية.



-------------------------------------------------------------------------

ذاكرة EEPROM

مشابهةٌ ل EPROM ومطورةٌ لتتجاوز سلبيات الأخيرة. وهي تُمسح وتبرمج كهربائيًا، وتستخدم إشاراتٍ كهربائيةً بدلًا من الأشعة فوق البنفسجية. يتطلب مسح البيانات وبرمجتها من 4-10 ميلي ثانية. ويمكن مسح كل بايت byte لوحده بدلًا من الرقاقة بكاملها. كما يمكن مسح الرقاقة وإعادة برمجتها لحوالي 10 آلاف مرة. ورغم أن العملية سهلةٌ لكنها بطيئةٌ.

تطبيقات تستخدم EEPROM

تستخدم كرقاقة BIOS في الحواسيب.
كمخزن لمعلومات معايرة إعادة البرمجة في معدات الاختبار.
كمخزن للتعلم الذاتي ضمن البنية نفسها في الأجهزة التي تعمل عن بعد.

--------------------------------------------------------------------------

الذاكرة العشوائية أو الرام RAM

 يستخدمها الحاسب لقراءة البيانات وهي مجرد مساحات إلكترونية مؤقتة تمكن الحاسب من الوصول إلى أي بايت من الذاكرة دون الحاجة للنظر إلى كل البايتات المستخدمة.

يطلق على الذاكرة العشوائية اسم RAM وهي اختصار ل Random Access Memory أي ذاكرة الوصول العشوائي وتفيد في سرعة معالجة البيانات فمثلًا إذا أراد المعالج معالجة بعض البيانات فإنه لا بد من تخزين هذه البيانات في وسط تخزين سريع جداً لحين الانتهاء من معالجتها ومن ثم يتم تخزينها في الذاكرة الدائمة كالقرص الصلب.



يوجد عدة أنواع من ذاكرة الوصول العشوائي تختلف وظيفة وأهمية كل منها عن الأخرى وسنحاول هنا حصر أهم الأنواع منها وتوضيح أهم الفوارق بينها بشكل مبسط.

-----------------------------------------------------------------------

ألذاكرة الديناميكية DRAM

هي اختصار لـ(بالإنجليزية: dynamic random access memory)، أي ذاكرة الوصول الديناميكية أو النشطة، وهي ذاكرة تخزن البيانات لمدّة قصيرةٍ جداً (أقل من ثانية)، ولذلك هي تحتاج إلى عملية إنعاش بشكلٍ دائم للحفاظ على تدفق المعلومات، وهي تعمل بهذا الشكل، حتّى لو بقي الحاسوب مرتبطاً بالطاقة الكهربائية، ويحتوي تركيبها على ناقل (بالإنجليزية: transistor) ومكثف (بالإنجليزية: capacitor)، يتعاملان مع كل وحدة معلوماتٍ على حدة، حيث يعمل المكثف كحامل لكل وحدة بيانات، بينما يقوم الناقل بقراءة حالةِ هذه المكثف، أو تغيير حالته، حتّى يخزن فيه وحدةً من المعلومات.



-----------------------------------------------------------------------
الذاكرة المتزامنة SRAM


هي اختصار لـ (بالإنجليزية: static random access memory)، أي ذاكرة الوصول العشوائي الساكنة، وسميت بالساكنة لأنّها تحتفظ بالبيانات مخزنة، طالما أنّ الحاسوب موصول بالطاقة الكهربائية، لكنها لا تستطيع ذلك بمجرد قطع التيار الكهربائي عن الحاسوب، غير أنّها أسرع من ذاكرة الوصول العشوائي النشطة التي تحتاج إلى إجراء عملية إنعاش بين حينٍ وآخر بوصفها ذاكرةً مؤقتة تقوم بتمرير البيانات بصورةٍ نشطة، وهي تقوم بتخزين بياناتٍ أكثر لأنّها تضم في تركيبها رقاقاتِ ذاكرةٍ أكثر، وغالباً ما تستخدم ضمن الذاكرة الأساسية الثابتة في وحدات المعالجة الرئيسية للحواسيب، بينما تستخدم ذاكرة الوصول العشوائي النشطة من أجل بيانات نظام تشغيل الحاسوب وبرامجه، وملفاته.