Basics-of-computers-primary-memory
コンピュータの基礎-プライマリメモリ
データと命令を保存するには、コンピューターにメモリが必要です。 メモリは、それぞれ1ビットを格納できる多数のセルとして物理的に編成されています。 論理的には、アドレスが割り当てられた*単語*と呼ばれるビットのグループとして編成されます。 データと命令は、これらの*メモリアドレス*を介してアクセスされます。 これらのメモリアドレスにアクセスできる速度によって、メモリのコストが決まります。 メモリ速度が速いほど、価格が高くなります。
コンピュータメモリは、アクセス速度が最も速く、コストが最も高いメモリが最上位にあり、速度が最も低く、したがってコストが最も低いメモリが最下位にある、階層的な方法で編成されていると言えます。 この基準に基づいて、メモリは primary と secondary の2つのタイプになります。 ここでは、プライマリメモリを詳細に見ていきます。
セカンダリメモリと区別するプライマリメモリの主な機能は次のとおりです-
- プロセッサから直接アクセスされます
- 利用可能な最速のメモリです
- 各単語は同様に保存されます
- 揮発性、つまり 電源をオフにすると、その内容は失われます
プライマリメモリは高価なので、その使用を最適化するための技術が開発されています。 これらは、広範な種類のプライマリメモリが利用可能です。
RAM
RAMは Random Access Memory の略です。 プロセッサは、ワード長に関係なく、すべてのメモリアドレスに直接アクセスし、ストレージと検索を高速化します。 RAMは利用可能な最速のメモリであるため、最も高価です。 これらの2つの要因は、RAMが最大1GBの非常に少量で利用可能であることを意味します。 RAMは揮発性ですが、私の2つのタイプのいずれかです
DRAM（ダイナミックRAM）
DRAMの各メモリセルは、1ビットのデータを格納する1つのトランジスタと1つのコンデンサで構成されています。 ただし、このセルは電荷を失い始めるため、データは1000分の1秒未満で保存されます。 そのため、1秒間に1000回更新する必要があり、プロセッサ時間を消費します。 ただし、各セルのサイズが小さいため、1つのDRAMに多数のセルを含めることができます。 ほとんどのパーソナルコンピューターのプライマリメモリはDRAMで作られています。
SRAM（SRAM）
SRAMの各セルは、1ビットを格納するフリップフロップで構成されています。 電源がオンになるまでビットを保持し、DRAMのように更新する必要はありません。 また、DRAMと比較して読み取り/書き込みサイクルが短くなっています。 SRAMは特殊なアプリケーションで使用されます。
ROM
ROMは Read Only Memory の略です。 名前が示すように、ROMはプロセッサのみが読み取ることができます。 新しいデータをROMに書き込むことはできません。 ROMに保存されるデータは、製造段階で書き込まれます。 これらには、コンピューターのブートシーケンスや数学アプリケーションのアルゴリズムテーブルなど、変更する必要のないデータが含まれています。 ROMはRAMよりも低速であるため、安価です。 電源をオフにしてもデータを保持します。 不揮発性です。 ROMはRAMのように変更することはできませんが、これらのタイプのROMをプログラムするための技術は利用可能です-
PROM（プログラマブルROM）
PROMは、PROMプログラマーまたはPROMバーナーと呼ばれる特別なハードウェアデバイスを使用してプログラムできます。
EPROM（消去可能プログラマブルROM）
EPROMは消去でき、特別な電気信号または紫外線を使用してプログラムできます。 紫外線を使用して消去できるEPROMはUVEPROMと呼ばれ、電気信号を使用して消去できるEPROMはEEPROMと呼ばれます。 ただし、電気信号の処理は、紫外線よりも簡単で安全です。
キャッシュメモリ
高速処理のためにプロセッサで使用できる高速揮発性メモリの小さな断片は、*キャッシュメモリ*と呼ばれます。 キャッシュは、メインメモリの予約部分、CPU上の別のチップ、または独立した高速ストレージデバイスです。 キャッシュメモリは高速SRAMで構成されています。 アクセスを高速化するためにキャッシュメモリにデータと命令を保持するプロセスは、「キャッシュ」と呼ばれます。 キャッシュは、一連のデータまたは命令が何度もアクセスされるときに行われます。
プロセッサがデータまたは命令を必要とするときはいつでも、最初にキャッシュをチェックします。 そこで使用できない場合、メインメモリ、最後にセカンダリメモリがアクセスされます。 キャッシュは非常に高速であるため、データが実際にキャッシュ内にある場合に保存される時間と比較すると、毎回キャッシュにアクセスするのにかかる時間は無視できます。 キャッシュ内のデータまたは命令を見つけることを*キャッシュヒット*と呼びます。
