انتقل إلى المحتوى

تصنيف الذاكرة

يمكن عادة تقسيم الذاكرة إلى أربعة فئات رئيسية: الذاكرة الداخلية (RAM)، الذاكرة الخارجية (ROM)، الذاكرة المخفية (Cache)، والذاكرة الفلاش (Flash).

الذاكرة العشوائية (RAM)

الذاكرة العشوائية (RAM) هي نوع من الذاكرة التي تُستخدم للوصول العشوائي للبيانات. يمكن استخدامها لاسترجاع أو تخزين محتوى الوحدات التخزينية بشكل عشوائي حسب الحاجة (بدون الحاجة إلى تخزين تسلسلي خطي). إنها تسمح بالوصول السريع إلى البيانات، ولكن يتم فقدان البيانات عند فقدان الكهرباء، وتكون سعتها محدودة نسبيًا. عادة ما يتم نسخ البرامج من الذاكرة القراءة فقط (ROM) إلى الذاكرة العشوائية (RAM) أثناء تشغيل وحدة المعالجة المركزية (CPU)، وبالتالي، تُستخدم الذاكرة العشوائية (RAM) عادة كذاكرة داخلية لتبادل البيانات مع وحدة المعالجة المركزية (CPU) أو وحدة المعالجة المركزية الصغيرة (MCU)، وتُشار إليها أيضًا باسم الذاكرة الرئيسية أو الذاكرة الداخلية.

هناك أنواع مختلفة من الذاكرة العشوائية، بما في ذلك:

  • SRAM: ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (Static RAM)، تتميز بالوصول الثابت ولا تحتاج إلى دوائر تحديث للحفاظ على البيانات. إنها تتميز بالأداء العالي والتكامل المنخفض (مما يؤدي إلى حجم كبير) واستهلاك الطاقة العالي وسرعة عالية جدًا. ومع ذلك، فإن سعرها مرتفع وسعتها صغيرة نسبيًا. عادة ما يتم تضمين كتلة صغيرة من SRAM داخل وحدة المعالجة المركزية (MCU) أو نظام على الرقاقة (SOC) لاستخدامها كذاكرة تخزين مؤقت عالية السرعة (Cache). الذاكرة المخفية هي منطقة تخزين البيانات التي تساعد في تسريع تشغيل النظام عندما يحتاج جهاز ما إلى قراءة البيانات. في هذه الحالة، يتم البحث أولاً في الذاكرة المخفية. إذا تم العثور على البيانات هناك، يتم تشغيلها مباشرة. إذا لم يتم العثور على البيانات، يتم البحث في الذاكرة العشوائية (RAM). نظرًا لأن سرعة القراءة والكتابة في الذاكرة المخفية أعلى بكثير من الذاكرة العشوائية (RAM)، فإن الذاكرة المخفية تساعد في تشغيل النظام بشكل أسرع.
  • PSRAM: ذاكرة الوصول العشوائي شبه الثابتة، تحتوي على آلية تحديث داخلية.
  • SSRAM: ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة المتزامنة (Synchronous SRAM)، تحتوي على خطوط ساعة وتعتمد على إشارات الساعة للقراءة والكتابة.
  • DRAM: ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (Dynamic RAM)، تحتاج إلى تحديث دوري لإعادة شحنها بيانيًا بانتظام، وإلا ستفقد البيانات الداخلية. يتم استخدام الذاكرة DDR في أجهزة الكمبيوتر حاليًا.
  • DARAM: ذاكرة ذات ميناءين، يمكن الوصول إليها مرتين في دورة ساعة واحدة.
  • SDRAM: ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المتزامنة (Synchronous DRAM)، حيث يت
Entry DDR3 DDR2 DDR
Operating Frequency 400/533/667/800 MHz 200/266/333/400 MHz 100/133/166/200 MHz
Data Transfer Rate 800/1066/1333/1600 MT/s 400/533/667/800 MT/s 200/266/333/400 MT/s
Prefetch Width 8-bit 4-bit 2-bit
Input Clock Type Differential Clock Differential Clock Differential Clock
Burst Length 8, 4 4, 8 2, 4, 8
DQS Differential Data Strobe Differential Data Strobe Single-ended Data Strobe
Power Voltage 1.5V 1.8V 2.5V
Data-Level Standard SSTL_15 SSTL_18 SSTL_2
CL 5, 6, 7, 8, 9 Clocks 3, 4, 5 Clocks 2, 2.5, 3 Clocks
ODT Supported Supported Not Supported

External ROM

External ROM (Read Only Memory), also known as auxiliary storage, cannot directly exchange information with the CPU. Its storage speed is much slower, but its capacity is relatively large. In simple systems, it is often used in conjunction with memory to store programs and other files.

ROM was initially one-time programmable, with data being written only once. Subsequently, it can only be read, and the data does not disappear when the power is lost. Examples include CD-ROM and DVD-ROM. Later, PROM, EPROM, and EEPROM emerged, which could be conditionally written.

External ROM has the following categories (in chronological order):

  • PROM: Programmable ROM with internal rows and columns of fuse wires, which can be written once by the user. If a mistake is made, the ROM chip must be replaced.
  • EPROM: Ultraviolet erasable, requiring the generation of high-voltage pulse signals from a programmer during writing.
  • OTP-ROM: One-time programmable ROM, with the same writing principle as EPROM.
  • EEPROM: Electrically erasable programmable read-only memory, an advancement of EPROM that can be electrically erased and operated on a byte-by-byte basis, but it has lower integration and is relatively expensive.

Flash Memory

Flash memory is a long-lasting non-volatile (retains data without power) storage medium. It can be considered a broad category of EEPROM, as it is also electrically erasable ROM. The main difference between flash memory and EEPROM is that it can only be read and written in blocks, known as sectors. However, it is more cost-effective compared to EEPROM. FLASH is divided into NOR FLASH and NAND FLASH.

Flash memory has the following categories (in chronological order):

  • NOR Flash: يتم فصل خطوط البيانات وخطوط العناوين في NOR Flash، مما يتيح الوصول العشوائي وقراءة البيانات مثلما يحدث في الذاكرة العشوائية (RAM). يعني ذلك أنه يمكن تشغيل البرامج مباشرة على NOR Flash دون الحاجة إلى نسخها إلى RAM. ومع ذلك، NOR Flash لديه سعة صغيرة ويتم تقسيمه إلى NOR Flash بواجهة متوازية وبواجهة متسلسلة.
  • Nand Flash: تستخدم خطوط البيانات وخطوط العناوين في Nand Flash بشكل مشترك، ولا يمكن استخدام خطوط العنوان للوصول العشوائي. بالإضافة إلى ذلك، لا يمكن تشغيل البرامج مباشرة على Nand Flash وإنما يجب نسخها إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM). يتميز Nand Flash بسعة كبيرة ويأتي بأنواع مثل SLC وMLC وTLC وQLC.
  • MMC: يتضمن MMC واجهة MMC وذاكرة Nand Flash ووحدة تحكم رئيسية.
  • eMMC Flash: هو حلاً للتخزين المضمّن يحتوي على واجهة MMC (باستخدام حافلة بيانات متوازية)، وذاكرة Nand Flash، ووحدة تحكم رئيسية.
  • UFS: يأتي مع حافلة بيانات متسلسلة، وذاكرة Nand Flash، ووحدة تحكم رئيسية.

معلومات إضافية

  • يصل الحد النظري لمعيار eMMC 5.1 إلى 400 ميغابايت/ثانية كحد أقصى. أما UFS، فإن أكبر ميزته هي القراءة والكتابة ثنائية الاتجاه على قناتين مستقلتين. واجهة UFS3.0 تصل سعتها إلى 23.2 جيجابت في الثانية، أي ما يعادل 2.9 غيغابايت/ثانية.
  • واجهة الدائرة لـ eMMC مشابهة لبطاقات SD، والفرق يكمن في أن بطاقات SD ملحومة على لوحة الدوائر وتحمل منفذ ذهبي وغلافًا. يدعم eMMC 4 خطوط بيانات و 8 خطوط بيانات. أما المعيار القياسي لبطاقات SD فهو 4 خطوط بيانات.
  • يتضمن eMMC خطوطين لنقل الأوامر والبيانات الواردة والصادرة، وبسبب أنها تستخدم حافلة بيانات متوازية، فإنها تتطلب خطوط بيانات تكميلية. بينما يتميز UFS بخطين تفاضليين لنقل البيانات، ويتم إرسال الأوامر والبيانات على شكل باكتات.
  • SSD تتألف من وحدة تحكم رئيسية وذاكرة ذاكرة ووحدة تخزين Nand Flash.
  • eMMC تتألف من وحدة تحكم رئيسية ووحدة تخزين Nand Flash وواجهة تعبئة قياسية.

المراجع والشكر

عنوان النص: https://wiki-power.com/ يتم حماية هذا المقال بموجب اتفاقية CC BY-NC-SA 4.0، يُرجى ذكر المصدر عند إعادة النشر.

تمت ترجمة هذه المشاركة باستخدام ChatGPT، يرجى تزويدنا بتعليقاتكم إذا كانت هناك أي حذف أو إهمال.