รอบรู้เรื่อง คอมพิวเตอร์: มีนาคม 2010

วันศุกร์ที่ 26 มีนาคม พ.ศ. 2553

เครื่องแถบแม่เหล็ก (tape drive)

เครื่องแถบแม่เหล็ก (tape drive) เป็นเครื่องที่ใช้อ่านและบันทึกข้อมูลบนแถบแม่เหล็ก มีหลักการทำงานเหมือนเครื่องบันทึกเสียงด้วยแถบแม่เหล็กทั่วไปที่ใช้อยู่ตามบ้าน แต่ได้ออกแบบให้มีความก้าวหน้าทางเทคนิคมากกว่า เช่น มีความเร็วสูงกว่าเครื่องที่ใช้ตามบ้าน คือมีอัตราเร็ว 25-100 นิ้วต่อวินาที เริ่มเดินแถบและหยุดแถบได้เร็วกว่าระหว่างทำงานสามารถอ่านและบันทึกข้อมูลได้เร็วกว่า เป็นต้น

เครื่องแถบแม่เหล็กนี้ มีหัวอ่านและหรือหัวบันทึกเช่นเดียวกับในเครื่องบันทึกเสียงที่ใช้อยู่ตามบ้าน สามารถบันทึกเป็นรอยทาง (track) แต่มีจำนวนรอยทางมากกว่า เช่น 7 หรือ 9 รอยทาง และเก็บข้อมูลเป็นจุด ๆ (spots) ไม่เหมือนกับเครื่องบันทึกเสียงที่บันทึกเป็นรูปคลื่น ซึ่งขึ้นอยู่กับเสียงพูดหรือเสียงดนตรี

เครื่องแถบแม่เหล็ก

แถบแม่เหล็กทำด้วยพลาสติกฉาบออกไซด์ของโลหะซึ่งเมื่อทำการบันทึกข้อมูล ออกไซด์ของโลหะจะกลายเป็นแม่เหล็กเป็นจุด ๆ ตามรหัสที่ใช้ แถบนี้มีลักษณะคล้ายกับแถบที่ใช้ในเครื่องบันทึกเสียง โดยมีความกว้าง

หรือ 1 นิ้ว และมีความยาว 600 หรือ 1,200 หรือ 2,400 ฟุต ตามความยาวของแถบ 1 นิ้วจะสามารถบันทึกตัวอักษรได้ 556 หรือ 800 หรือ 1,600 ตัวอักษร ดังนั้น แถบหนึ่งม้วนจะบันทึกตัวอักษรได้ประมาณ 4 หรือ 12 หรือ 46 ล้านตัว อัตราการถ่ายทอดข้อมูล มีอัตราความเร็วแตกต่างกันประมาณ 10,000-200,000 ตัวอักษรต่อวินาที สามารถล้างข่าวสารที่บันทึกไว้ออก และทำการอัดใหม่ได้

ม้วนแถบแม่เหล็กความยาวต่าง ๆ เก็บภายในกล่อง

ในปัจจุบันได้มีการประดิษฐ์แถบแม่เหล็กนี้ได้เล็กลงเรียกว่า แถบตลับ (cassette tape) ซึ่งเหมือนกับแถบตลับที่ใช้กับเครื่องเล่นแถบตลับทั่วไป

ข้อดีของแถบแม่เหล็กคือ มีอัตราการถ่ายทอดข้อมูลเร็วมาก สามารถเก็บข้อมูลไว้ได้มาก เป็นการง่ายที่จะลบออกและนำไปบันทึกใหม่ มีราคาถูก สามารถใช้เป็นได้ทั้งส่วนรับและส่งผลงาน และสามารถนำไปใช้เป็นส่วนความจำได้อีกด้วย แต่มีข้อจำกัดคือ เมื่อต้องการแก้ไขข้อมูลที่เก็บไว้ จะแก้ไขหรือแทรก (insert) ข้อมูลใหม่ลงไปในระหว่างข้อมูลเดิมที่บันทึกไว้แล้วได้ยาก นอกจากนี้ยังเป็นการสิ้นเปลืองเวลาของคอมพิวเตอร์ในการค้นหาข้อมูลใดข้อมูลหนึ่งที่ต้องการโดยเฉพาะในม้วนแถบ

หน่วยความจำแคชสำหรับดิสก์

ชิ้นส่วนที่ทำงานช้าที่สุดของคอมพิวเตอร์คือ ดิสก์ไดรฟ์ มีวิธีการแก้ปัญหาคือ การสร้างไฟล์ให้อยู่บริเวณต่อเนื่องกันทั้งไฟล์ วิธีสองคือ การหันไปใช้แรมดิสก์แทนไดรฟ์จริง ซึ่งแรมดิสก์เป็นส่วนหนึ่งของหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์ แต่ก็ยังไม่สามารถลดหรือจำกัดการอ่านเขียนดิสก์ได้ทั้งหมด เพื่อการเพิ่มประสิทธิภาพการเข้าอ่านเขียนดิสก์ อาจแก้ไขปัญหาโดยการใช้ดิสก์แคช โดยความหมายของดิสก์แคชก็คือ หน่วยความจำชนิดหนึ่งที่เก็บข้อมูลชั่วคราวที่เราใช้บ่อยๆ ถี่ๆ หรือเก็บข้อมูลที่โปรแกรมแอพพลิเคชันมักร้องขอใช้มากครั้ง ผลก็คือ การอ่านเขียนดิสก์ครั้งต่อไป ก็ไม่จำเป็นต้องเข้าอ่านดิสก์ แต่ไปอ่านที่หน่วยความจำแคชแทน

ปัจจุบัน ด้วยการพัฒนาการ์ดควบคุมดิสก์ให้มีวงจรดิสก์ให้มีวงจรดิสก์แคช และ RAM ที่เป็นฮาร์ดแวร์บนการ์ดโดยตรง ทำให้แคชนีทำงานได้เร็ว มีประสิทธิภาพโดยไม่ได้ใช้หน่วยความจำหลักบนเมนบอร์ดของเครื่องพีซี ไม่ต้องส่งคำสั่งไปให้ซีพียูหลักบนพีซีประมวล

ดิสก์แคช

1. เมื่อคุณโหลดโปรแกรมจัดการดิสก์แคชลงในหน่วยความจำ มันจะฝังตัวลงหน่วยความจำ จากนั้นก็จะจองพื้นที่หน่วยความจำแยกต่างหากไว้ส่วนหนึ่งสำหรับทำดิสก์แคช พื้นที่หน่วยความจำที่จองไว้นี้อาจจะเป็นพื้นที่หน่วยความจำธรรมดา (conventional) หน่วยความจำชนิดสลับขยาย (expanded memory) หรือเป็นหน่วยคำจำเกินพันไบต์แรก (expanded memory) ก็ได้โดยโปรแกรมบางตัวจะมีการจองพื้นที่ให้มากที่สุดเท่าที่จะมากได้ และจะคืนพื้นที่หน่วยความจำบางส่วน เวลาที่โปรแกรมอื่นต้องการใช้หน่วยความจำบ้าง ขณะที่บางโปรแกรมจะจองหน่วยความจำขนาดตายตัวไม่เปลี่ยนแปลง

2. เมื่อซอฟต์แวร์ของคุณสั่งให้ซีพียู (CPU) อ่านข้อมูลจากฮาร์ดดิสก์ โปรแกรมจัดการหน่วยความจำแคช ซึ่งได้ฝังตัวอยู่ในความจำเรียบร้อยแล้ว จะดักรับรู้คำสั่งดังกล่าวไว้ด้วย

3. โปรแกรมแคชอ่านข้อมูลที่ซีพียูต้องการจากดิสก์ บวกเพิ่มกับข้อมูลอื่นๆ ที่รอบข้างข้อมูลดังกล่าวเก็บลงหน่วยความจำที่จองไว้แล้ว จากนั้นส่งข้อมูลดังกล่าวให้ซีพียูไป

4. ระหว่างที่ซีพียูว่างงาน โปรแกรมแคชจะทำหน้าที่เก็บข้อมูลอื่น ของไฟล์ดังกล่าวที่อยู่ในคลัสเตอร์รอบข้าง หรือคนละคลัสเตอร์ เก็บลงหน่วยความจำที่จองไว้จนมากพอ สำหรับการค้นหาคลัสเตอร์ของไฟล์ที่อยู่แยกกันไม่ต่อกันเป็นแถวนั้น โปรแกรมแคชจะถูกโปรแกรมให้ชาญฉลาดพอที่จะค้นหาได้เอง ความสามารถในด้านนี้จึงมักจะเป็นตัววัดว่าโปรแกรมแคชตัวไหนดีกว่ากัน

5. เมื่อโปรแกรมต้องการข้อมูลจากไฟล์เดิมเพิ่มเติม โปรแกรมแคชจะดักรับรู้คำสั่งอ่านข้อมูลนั้นไว้ จากนั้นจะสำรวจว่าข้อมูลดังกล่าวได้อยู่ในแรมที่จองไว้แล้วหรือยัง ถ้ามีก็ทำการส่งข้อมูลจากแรมไปที่ซีพียูโดยตรง ไม่ผ่านการอ่านดิสก์เหมือนเดิมอีก ทำให้เวลาในการเรียกค้นข้อมูลเร็วขึ้น (เวลาในการอ่านจากดิสก์โดยตรงจะกินเวลาทำงานมากกว่าการอ่านจากแรมหลายสิบเท่า) สำหรับกรณีไม่มีข้อมูลที่ต้องการในแรม โปรแกรมแคชจะก๊อบปี้ข้อมูลในดิสก์ลงแรมที่จองไว้ก่อน จากนั้นจึงค่อยส่งข้อมูลดังกล่าวไปให้ซีพียู ซึ่งขั้นตอนจะเหมือนข้อ 3 และ 4 เช่นนี้ตลอดเวลา

6. เมื่อซอฟต์แวร์คุณสั่งให้เซฟหรือเก็บไฟล์ลงดิสก์ โปรแกรมแคชบางตัวจะรับคำสั่งดังหล่าวแล้วเริ่มทำงานเวลาที่ซีพียูว่าง ลักษณะนี้จะทำให้ความเร็วในการทำงานของคอมพิวเตอร์ดีขึ้น เพราะซีพียูไม่ต้องแบ่งเวลาในช่วงเดียวกันเพื่อทำการประมวลผลและเขียนดิสก์ไปพร้อมๆ กัน

7. การเขียนแก้ไฟล์จะกระทำที่แรมก่อน จากนั้นโปรแกรมแคชจะสำรวจว่าข้อมูลที่เขียนแก้ไขใหม่นั้นเป็นเฉพาะบางคลัสเตอร์หรือไม่ ถ้าใช่ มันก็จะก๊อบปี้เฉพาะคลัสเตอร์ที่มีการเปลี่ยนแปลงกลับลงดิสก์เท่านั้น ทั้งนี้เพื่อลดเวลาการเคลื่อนที่ของหัวอ่านดิสก์ให้มากที่สุด ซึ่งประหยัดเวลาการทำงานของคอมพิวเตอร์โดยรวมไปได้มาก

หน่วยความจำรอง

ส่วนความจำรอง (secondary memory) ใช้เป็นส่วนเพิ่มความจำให้มีขนาดใหญ่มากขึ้น ทำงานติดต่อยู่กับส่วนความจำหลัก ส่วนความจำรองมีความจุมากและมีราคาถูก แต่เรียกหาข้อมูลได้ช้ากว่าส่วนความจำหลัก คือ ทำงานได้ในเวลาเศษหนึ่งส่วนพันวินาที

ข่าวสารหรือข้อมูลที่จะเก็บไว้ในส่วนความจำนั้นเป็นรหัสแทนเลขฐานสอง (binary) คือ ๐ กับ ๑ ซึ่งต้องเก็บไว้เป็นกลุ่ม ๆ และมีแอดเดรสตามที่กำหนด เพื่อความสะดอกขอนิยามไว้ดังนี้

บิต (bit) เป็นชื่อที่เขียนย่อจาก binary digit ซึ่งหมายถึงตัวเลขฐานสองคือ ๐ กับ ๑ ซึ่งเป็นส่วนประกอบที่เล็กที่สุดของหน่วยความจำ

ไบต์ (byte) เป็นชื่อที่ใช้เรียกกลุ่มของบิต ซึ่งขึ้นอยู่กับการเลือกใช้ เช่น ๖ บิต ๘ บิต…….ก็ได้ ซึ่งเรียกว่า ๖ บิตไบต์ ๘ บิตไบต์ ๑๖ บิตไบต์……..ตามลำดับ เป็นต้น

ตัวอักษร (character) หมายถึงสัญลักษณ์ที่ใช้ในคอมพิวเตอร์ คือตัวเลข 0-9 ตัวอักษร A-Z และเครื่องหมายพิเศษบางอย่างที่จำเป็น เช่น ( ), < , +, = ,………. ฯลฯ เป็นต้น ซึ่งเราจะต้องแทนตัวอักษรหนึ่ง ๆ ด้วยรหัสของกลุ่มเลขฐานสอง 1 ไบต์ (ซึ่งอาจเป็น 7 หรือ 8 บิตไบต์)

คำ (word) หมายถึงกลุ่มของเลขฐานสองตั้งแต่ 1 ไบต์ขึ้นไป ที่สามารถเก็บไว้ในส่วนความจำเพียง 1 แอดเดรส ขนาดของคำขึ้นอยู่กับการเลือกใช้เครื่องคอมพิวเตอร์ บางเครื่องใช้คำหนึ่งประกอบขึ้นจาก 2 ไบต์ แต่ละไบต์เป็นชนิด 8 บิต ดังนั้นคำหนึ่งจึงมี 16 บิต บางเครื่องใช้คำหนึ่งประกอบขึ้นจาก 4 ไบต์ แต่ละไบต์เป็นชนิด 8 บิต ดังนั้นคำหนึ่งจึงมี 32 บิต เครื่องคอมพิวเตอร์บางเครื่องใช้คำหนึ่งประกอบขึ้นจาก 48 หรือ 64 บิตก็มี

ขนาดของส่วนความจำบอกเป็นจำนวน K คำ ซึ่ง K ย่อมาจากคำว่า kilo อันหมายถึง 1,000 แต่ค่าที่แท้จริงคือ 2 10 = 1,024 หน่วยของส่วนความจำหน่าวยหนึ่งอาจจะมีจำนวนต่ำสุด 4K จึงถึงใหญ่สุด 128K (ชนิดของแกนแม่เหล็ก) หรือใหญ่สุด 4,000K (ชนิดของวงจรเบ็ดเสร็จชนิดใหญ่)

ในยุคสังคมสารสนเทศทุกวันนี้ ข้อมูลและโปรแกรมคอมพิวเตอร์จะมีจำนวนหรือขนาดใหญ่มาก ตามความ เจริญก้าวหน้าของเทคโนโลยีและความซับซ้อนของปัญหาที่พบในงานต่างๆ หน่วยความจำหลักที่ใช้เก็บข้อ มูลในคอมพิวเตอร์จึงต้องมีขนาดใหญ่ตามไปด้วย โดยทั่วไปหน่วยความจำหลักจะมีขนาดจำกัด ทำให้ไม่พอเพียงสำหรับการเก็บข้อมูลจำนวนมาก ในระบบคอมพิวเตอร์จึงมักติดตั้งหน่วยความจำรอง เพื่อนำมาใช้ เก็บข้อมูลจำนวนมาก เป็นการเพิ่มขีดความสามารถด้านจดจำของคอมพิวเตอร์ให้มากยิ่งขึ้น นอกจากนี้ถ้า มีการปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ในขณะทำงานข้อมูลและโปรแกรมที่เก็บไว้ในหน่วยความจำหลักหรือแรมจะสูญหายไปหมด หากมีข้อมูลส่วนใดที่ต้องการเก็บไว้ใช้งานในภายหลังก็สามารถเก็บไว้ในหน่วยความจำรอง หน่วยความจำรองที่ นิยมใช้กันมากจะเป็นจานแม่เหล็กซึ่งจะมีทั้งแผ่นบันทึกและฮาร์ดดิสก์

RAM (Random Access Memory)

คือหน่วยความจำที่มีการเข้าถึงได้ โดยไม่ต้องใส่ลำดับ (Sequential Access) ต้องการข้อมูล ที่ตำแหน่งใดก็ได้ โดยส่ง Address (ตัวเลขระบุตำแหน่ง) ให้กับ RAM Memory Chip ที่ใช้กันในเครื่องพีซีแบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ๆ ได้แก่

1.SRAM(Static RAM)

2.DRAM(Dynamic RAM)

คุณสมบัติที่แตกต่างกัน ระหว่าง SRAM กับ DRAM คือ SRAM มีราคาสูงกว่า เนื่องจาก SRAM มี ความเร็วสูงกว่า DRAM

การใช้งาน RAM นั้น ต้องมีไฟเลี้ยงตลอดเวลา และนอกจากไฟเลี้ยงแล้ว DRAM ยังต้องการ การ Refresh ข้อมูลเป็นระยะๆ เสมือนการเตือนความทรงจำ ซึ่ง ผิดกับ SRAM ที่ไม่ต้องมีการ Refresh เนื่องจาก DRAM ซึ่งทำมาจาก MOSใช้หลักการ ของตัวเก็บประจุ มาเก็บข้อมูล เมื่อเวลาผ่านไป ประจุจะค่อยๆรั่วออก ทำให้ต้องมีการ Refresh ประจุตลอดเวลาการใช้งาน ส่วน SRAM ซึ่งทำมาจาก Flip-Flop นั้น ไม่จำเป็นต้องมีการ Refresh แต่ SRAM จะกินไฟมากกว่า DRAM อันเนื่องจากการใช้ Flip-Flop นั่นเอง

ความเร็วของ RAM คิดกันอย่างไร

ที่ตัว Memorychip จะมี เลขรหัส เช่น HM411000-70 ตัวเลขหลัง (-) คือ ตัวเลขที่บอก ความเร็วของ RAM ตัวเลขนี้ เรียกว่า Accesstime คือ เวลาที่เสียไป ในการที่จะเข้าถึงข้อมูล หรือ เวลาที่แสดงว่า ข้อมูลจะถูก ส่งออกไปทาง Data busได้เร็วแค่ไหน ยิ่ง Access time น้อยๆ แสดงว่า RAM ตัวนั้น เร็วมาก

ตารางค่า Access time บน Chip

Access time(ns)	ตัวเลขที่พบบน Memory chip
250	25
200	20
150	15
120	12
100	10
85	85
80	8,80
70	7,70
65	65
60	6,60
53	53

ความเร็วของ RAM เรียกว่า Cycle time ซึ่งมีหน่วยเป็น ns โดย Cycle time เท่ากับ Read/Write cycle time (เวลาที่ในการส่งสัญญาณติดต่อ ว่าจะอ่าน/เขียน RAM) รวมกับ Access time และ Refresh time

โดยทั่วไป RAM จะต้องทำการตอบสนอง CPU ได้ในเวลา 2 clock cycle หรือ 2 คาบ หาก RAM ตอบสนองไม่ทัน RAM จะส่งสัญญาณ /WAIT บอก CPU ให้ คอย คือ การที่ CPU เพิ่ม clock cycle ซึ่งช่วงเวลานี้เรียกว่า WAIT STATE

วิธีที่ใช้ในการแก้ไข WAIT STATE
1. เทคนิค INTERLEAVE
เทคนิคนี้เป็นการลดปัญหาเรื่อง Refresh time เพราะในการทำงานของ RAM จะเห็นว่าใน การติดต่อกับ Memory 1 address จะใช้เวลา 1 cycle time ในการที่ CPU ติดต่อ กับ Memory ในแต่ละครั้ง จะติดต่อเป็น block คือ หลาย Address เรียงต่อกัน จากความจริง ข้อนี้ เทคนิคการ Interleave จึงเกิดขึ้น โดยหลักการที่จะทำให้ Cycle time เหลื่อมกันเกิดจน Cycle time ใหม่ที่แคบลง
การสลับ Bank ของ Memory โดย Bank บล็อกหนึ่งจะมี Memory address เป็นเลขคี่ อีก Bank จะเป็นเลขคู่ เวลา CPU ติดต่อสลับไปสลับมาใน 2 Bank เพราะฉะนั้นต้องใส่ Memory ให้เต็ม Bank เป็นจำนวนคู่ เช่น 2 Bank หรือ 4 Bank ถ้า Memory ขนาดเท่ากัน คนที่ใส่ Memory ทั้งหมดไว้ใน Bank เดียว จะทำงานได้ช้ากว่า คนที่แบ่ง Memory ใส่เป็น 2 Bank แต่ Bank ก็จะ เหลือน้อยด้วย

2. วิธีการ Page Mode
วิธีการนี้จะต้องใช้ RAM พิเศษ คือ Paged RAM โดย Memory จะถูกมองว่า แบ่ง เป็นกลุ่ม หรือ Page หลาย Page ในการติดต่อกับ Memory ที่ Address อยู่ใน Page เดียวกัน ต่อๆ ไป โดยไม่ต้องมี Wait State แต่ถ้ามีการติดต่อกับ Page อื่น จะมี Wait State เหมือนเดิม

3. Cache Memory Memory
ส่วนนี้จะถูกรวมกับ CPU ซึ่งก็คือ Internal Cache แต่ถ้าเอามาติดบนเมนบอร์ด จะเรียกว่า External Cache ก็คือ RAM นั่นเอง แต่ความเร็วจะสูงมาก ทำให้ไม่มีภาวะ Wait State วิธีการก็คือ พยายามให้ CPU ติดต่อกับ Cache ซึ่งเป็น SRAM ความเร็วสูงก่อน เพราะ ไม่มีภาวะ WaitState โดยจะมีวงจร Cache controller ซึ่งเป็น ตัวจัดการ Cache โดยมันจะตัด บล็อกข้อมูลจาก main memory ประมาณบล็อกละ 2-4 KB มาใส่ไว้ใน Cache พอ CPU ติดต่อ Memory ก็จะมาดูใน Cache ก่อนว่ามีข้อมูลที่ต้องการหรือไม่ ถ้าไม่มีก็จะไปเอาจาก Main memory ความสำคัญของ Cache คือ การตัดบล็อกมาให้ถูกตามความต้องการของ CPU โดย Cache controller จะใช้วิธีการ Random แต่ Random อย่างมีหลักการ คือ CPU มักต้องการ ข้อมูลที่ต่อเนื่องกัน เพราะฉะนั้น Cache จะตัดข้อมูลบล็อกถัดไปมาเก็บไว้ การ Random แบบนี้ให้ความแม่นยำถึง 80% ทีเดียว คือ ไม่มีภาวะ Wait State เป็นเวลา 80% ของเวลาที่ใช้ ทำงานทั้งหมด

การ Check Parity
การเช็ค Parity เป็นการ เพิ่มบิตพิเศษเข้าไปอีก 1 บิต ให้กับทุกๆ 8 บิต ของข้อมูล จนกลายเป็น 9 บิต บิตที่เพิ่มขึ้นไม่ใช่ข้อมูล แต่ใส่เพื่อตรวจสอบว่า ข้อมูลมีความผิดพลาดหรือไม่ โดยใช้หลักการนับขำนวนบิตข้อมูลที่มีค่าเป็น 1 ในทุกๆ 8 บิต การเข็ค Parity นี้แบ่งได้ 2 วิธี คือ Odd Parity (Parity คี่) และ Even Parity (Parityคู่)
สำหรับวิธี Odd Parity จะทำการนับจำนวนบิตที่เป็น 1 ใน 8 บิตว่ามีจำนวนเป็นคู่ หรือเป็นคี่ โดยมี IC 74LS280 ทำหน้าที่เป็นตัวสร้าง Parity และ เป็นตัวตรวจสอบ ถ้า 74LS280 นับจำนวน 1 ใน 8 บิตได้ เป็นจำนวนคู่ที่ Parity bit จะถูกเซ็ตให้เป็น 1 เพื่อให้จำนวนของ 1 ใน 9 บิต (รวม Parity bit ด้วย) เป็นจำนวนคี่ แต่ถ้านับจำนวนของ 1 ใน 8 บิต ได้เป็นเลขคี่ Parity bit จะถูกเซ็ตให้เป็น 0 เพื่อให้จำนวนของ 1ใน 9 บิต รวมเป็นเลขคี่ ถ้าวิธ ีEven Parity ก็จะทำใน ทางกลับกัน คือพยายามเซ็ต Parity ให้จำนวนของ 1 ใน 9 บิตเป็นจำนวนคู่
Parity bit จะถูกสร้างตอน เขียนข้อมูลลงใน RAM และจะถูกตรวจสอบ เมื่อมีการ อ่านข้อมูลจาก RAM เช่น ถ้าข้อมูลเป็น 11001010 ด้วยวิธี Odd Parity จะ เซ็ต Parity bit เป็น 1 แต่ถ้าตอนอ่านข้อมูลเกิดการเปลี่ยนแปลงเป็น 10001010 โดย Odd Parity ยังคงเป็น 1 ก็จะแสดง ว่ามีการผิดพลาดเกิดขึ้น IC 74LS280 จะทำการสร้างสัญญาณไปบอกให้ CPU เกิดการ Halt และแสดงข้อความรายงานทางหน้าจอในแบบต่างๆ เช่น PARITY ERROR SYSTEM HALT
ข้อเสียของการใช้ Parity bit คือ เสียเวลา และไม่ได้ประโยชน์เท่าไรนัก เพราะไม่ สามารถบอกได้ว่าผิดที่ตำแหน่งไหน และแก้ไขข้อผิดพลาดไม่ได้ บอกได้แค่ว่ามีความผิดพลาด เกิดขึ้นเท่านั้น ยิ่งกว่านั้น ถ้าสมมติ ข้อมูลเกิดผิดพลาดทีเดียว 2 บิต เช่น 10001001 เปลี่ยนเป็น 10101011 เราก็ไม่สามารถเช็คข้อผิดพลาดโดยใช้วิธี Parity ได้
เมื่อรู้การทำงานของ RAM แล้ว เราก็จะมาดู ประเภทของ RAM ที่มีใช้กันอยู่
1. DIP (Dual In-line Package) เป็นแบบพื้นฐานที่ใช้กัน เพราะ DIP คือ RAM ที่อยู่ในรูปแบบของ IC (Integrate Circuit ) หรือ Memory chip การใช้งาน หรือติดตั้ง RAM ชนิดนี้ทำได้โดยการติดลงบน ซ็อคเก็ตของ DIP เท่าที่เมนบอร์ดเตรียมไว้ให้ นั่นหมายความว่า ยิ่งความต้องการติด DIP มากๆ เมนบอร์ดก็ต้องมีซ็อคเก็ตไว้ให้มากๆ ผลก็คือ ใช้พื้นที่เปลือง และทำให้เมนบอร์ดใหญ่มาก ในการติด DIP ยังต้องระมัดระวังด้วย เพราะ Pin บอบบาง งอง่าย หักง่าย ทั้งยัง เสียเวลาในการติด
2. SIPP (Single In-line Pin Package) จะลดความยุ่งยากของการติดตั้ง RAM แบบ DIP ลง โดยติดลงบนแผ่น PCB (Printed Circuit Board) ซะก่อน SIPP เป็นแผ่น PCB ที่มี Pin ซึ่งเหมือนขาของ IC แต่ Pin ของ SIPP จะมีเพียงแถวเดียวเรียงไปตามแนวยาวของแผ่น PCB การติดตั้ง SIPP ที่มีลักษณะเป็นรูกลมเรียงหนึ่งเป็นแถวยาวมีจำนวนรูเท่ากับ Pin ของ SIPP พอดี ประหยัดเนื้อที่บนเมนบอร์ด และติดตั้งง่ายกว่า DIP มาก
3. SIMM (Single In-line Memory Module) รูปร่างหน้าตา จะคล้ายกับ SIPP แต่ต่าง ส่วนที่จะต่อกับ ซ็อคเก็ตบนเมนบอร์ด จาก Pin เป็นแบบ Edge Connector คือเป็น ลายวงจรเรียง กันเป็นซี่ตามขอบของ PCB ในแนวยาว ลักษณะเหมือนกับ ที่เห็นตามการ์ดต่างๆ แต่ในการติดตั้ง SIMM จะไม่ใช้การเสียบลงไปตรงๆ เหมือนการ์ดทั่วไป แต่จะเสียบลงแบบเอียงๆแล้วดันSIMM ไปด้านข้างเพื่อให้ กลไกบนซ็อคเก็ตทำการล็อก SIMM เอาไว้ การใช้ Edge connector ในSIMM ก็เพื่อตัดปัญหาเรื่องหน้าสัมผัสของ Pin กับซ็อคเก็ต
SIMM ที่ถูกผลิตออกมาจะแบ่งได้เป็นชนิดต่างๆ ตามความกว้างของข้อมูลของ SIMM แต่ละโมดูล คือ ชนิด 8 บิต, 16 บิต, 32 บิต การจัดวางลำดับของ Edge connector จะมีมาตรฐาน กลางที่ใช้กันอยู่
4. DIMM (Dual In-line Memory Module) เป็น RAM ชนิดใหม่ และถูกกำหนด ให้เป็นมาตรฐานกลางโดย JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council) ลักษณะโดย ทั่วไป จะคล้าย SIMM แต่จะมี 168 Pin (ข้างละ 84 pin )

ROM (Read-OnlyMemory)

คือหน่วยความจำชนิดหนึ่ง ที่มีโปรแกรม หรือข้อมูลอยู่แล้ว และพร้อมที่จะนำมาต่อกับ ไมโครโปรเซสเซอร์ได้โดยตรง ซึ่งโปรแกรม หรือข้อมูลนั้นจะไม่สูญหายไป

แม้ว่าจะไม่มีการจ่ายไฟเลี้ยงให้แก่ระบบ ข้อมูลที่เก็บอยู่ใน ROM จะสามารถอ่านออกมาได้ แต่ไม่สามารถเขียนข้อมูลเข้าไปได้ เว้นแต่จะใช้วิธีการพิเศษซึ่งขึ้นกับชนิดของ ROM

ชนิดของROM

Manual ROM

ROM (READ-ONLY MEMORY)

ข้อมูลทั้งหมดที่อยู่ใน ROM จะถูกโปรแกรม โดยผู้ผลิต (โปรแกรม มาจากโรงงาน) เราจะใช้ ROM ชนิดนี้ เมื่อข้อมูลนั้น ไม่มีการเปลี่ยนแปลง และมีความต้องการใช้งาน เป็นจำนวนมาก ผู้ใช้ไม่สามารถ เปลี่ยนแปลงข้อมูลภายใน ROM ได้

โดย ROM จะมีการใช้ technology ที่แตกต่างกันตัวอย่างเช่น BIPOLAR, CMOS, NMOS, PMOS

PROM (Programmable ROM)

PROM (PROGRAMMABLE READ-ONLY MEMORY)

ข้อมูลที่ต้องการโปรแกรมจะถูกโปรแกรมโดยผู้ใช้เอง โดยป้อนพัลส์แรงดันสูง (HIGH VOLTAGE PULSED) ทำให้ METAL STRIPS หรือ POLYCRYSTALINE SILICON ที่อยู่ในตัว IC ขาดออกจากกัน ทำให้เกิดเป็นลอจิก “1” หรือ “0” ตามตำแหน่ง ที่กำหนดในหน่วยความจำนั้นๆ เมื่อ PROM ถูกโปรแกรมแล้ว ข้อมูลภายใน จะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้อีก หน่วยความจำชนิดนี้ จะใช้ในงานที่ใช้ความเร็วสูง ซึ่งความเร็วสูงกว่า หน่วยความจำ ที่โปรแกรมได้ชนิดอื่นๆ

EPROM (Erasable Programmable ROM)

EPROM (ERASABLE PROGRAMMABLE READ-ONLY MEMORY)

ข้อมูลจะถูกโปรแกรม โดยผู้ใช้โดยการให้สัญญาณ ที่มีแรงดันสูง (HIGH VOLTAGE SIGNAL) ผ่านเข้าไปในตัว EPROM ซึ่งเป็นวิธีเดียวกับที่ใช้ใน PROM แต่ข้อมูลที่อยู่ใน EPROM เปลี่ยนแปลงได้ โดยการลบข้อมูลเดิมที่อยู่ใน EPROM ออกก่อน แล้วค่อยโปรแกรมเข้าไปใหม่ การลบข้อมูลนี้ทำได้ด้วย การฉายแสง อุลตร้าไวโอเลตเข้าไปในตัว IC โดยผ่าน ทางกระจกใส ที่อยู่บนตัว IC เมื่อฉายแสง ครู่หนึ่ง (ประมาณ 5-10 นาที) ข้อมูลที่อยู่ภายใน ก็จะถูกลบทิ้ง ซึ่งช่วงเวลา ที่ฉายแสงนี้ สามารถดูได้จากข้อมูล ที่กำหนด (DATA SHEET) มากับตัว EPROM และ มีความเหมาะสม ที่จะใช้ เมื่องานของระบบ มีโอกาส ที่จะปรับปรุงแก้ไขข้อมูลใหม่

EAROM (Electrically Alterable ROM)

EAROM (ELECTRICALLY ALTERABLE READ-ONLY MEMORY)

EAROM หรืออีกชื่อหนึ่งว่า EEPROM (ELECTRICAL ERASABLE EPROM) เนื่องจากมีการใช้ไฟฟ้าในการลบข้อมูลใน ROM เพื่อเขียนใหม่ ซึ่งใช้เวลาสั้นกว่าของ EPROM

การลบขึ้นอยู่กับพื้นฐานการใช้เทคโนโลยีที่แตกต่างกัน ดังนั้น EAROM (ELECTRICAL ALTERABLE ROM) จะอยู่บนพื้นฐานของเทคโนโลยีแบบ NMOS ข้อมูลจะถูกโปรแกรมโดยผู้ใช้เหมือนใน EPROM แต่สิ่งที่แตกต่างก็คือ ข้อมูลของ EAROM สามารถลบได้โดยทางไฟฟ้าไม่ใช่โดยการฉายแสงแบบ EPROM

โดยทั่วไปจะใช้ EPROM เพราะเราสามารถหามาใช้ และทดลองได้ง่าย มีราคาถูก วงจรต่อง่าย ไม่ยุ่งยาก และสามารถเปลี่ยนแปลงโปรแกรมได้ นอกจากระบบ ที่ทำเป็นการค้าจำนวนมาก จึงจะใช้ ROM ประเภทโปรแกรมสำเร็จ

จากรูปแสดงให้เห็นส่วนประกอบพื้นฐานของ ROM ซึ่งจะมีสัญญาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับ ROM และทุกชิปที่อยู่ใน ROM มักมีการจัดแบ่งแยกหน้าที่เสมอ เช่น ขาแอดเดรสของ ROM เป็นอินพุต ส่วนขาข้อมูลจะเป็นเอาต์พุต โดยหลักการแล้ว ขาข้อมูลจะต่อเข้ากับบัสข้อมูลซึ่งเป็นบัส 2 ทาง ดังนั้นเอาต์พุตของ ROM ในส่วนขาข้อมูลนี้มักจะเป็นลอจิก 3 สถานะ ซึ่งถ้าไม่ใช้ก็จะอยู่ในสถานะ ที่มีอิมพีแดนซ์สูง (High Impedence)
ลักษณะโครงสร้างภายในของข้อมูลในหน่วยความจำ สามารถดูได้จาก Data Sheet ของ ROM นั้นๆ เช่น ROM ที่ระบุเป็น 1024 8 ,2048 8 หรือ 4096 8 ตัวเลขชุดแรก (1024 ,2048 หรือ 4096) จะบอกจำนวนตำแหน่ง ที่ใช้เก็บข้อมูลภายใน ส่วนตัวเลขชุดที่สอง (8) เป็นตัวบอกจำนวนบิตของข้อมูลแบบขนาน ที่อ่านจาก ROM
ในการกำหนดจำนวนเส้นของบัสแอดเดรสที่ใช้กับ ROM เราสามารถรู้ได้ด้วยสูตร

2^x= จำนวนแอดเดรสที่อ้างถึง

เช่น 2^x = 4096 จะได้ x = 12 ซึ่งก็คือ จำนวนเส้นบัสแอดเดรสนั่นเอง

ขั้นตอนการอ่านข้อมูลจาก ROM
1. CPU จะส่งแอดเดรสไปให้ ROM แอดเดรสดังกล่าวจะปรากฏ เป็นแอดเดรสที่ต้องการอ่าน ใน ROM โดยข้อมูลจะถูกอ่านออกมาเพียงครั้งละ 1 ไบต์เท่านั้น
2. CPU จะต้องให้ช่วงเวลาของการส่งแอดเดรสยาวนานพอประมาณ (Wait State) เรียกว่า Access Time โดยปกติต้องประมาณ 100-300 นาโนวินาที ขึ้นกับชนิดของ ROM ซึ่ง ROM จะใช้เวลานั้นในการถอดรหัสแอดเดรส ของข้อมูลที่ต้องการจะอ่านออกมาที่เอาท์พุทของ ROM ซึ่งถ้าใช้เวลาเร็วกว่านั้น ROM จะตอบสนองไม่ทัน
3. CPU จะส่งสัญญาณไปทำการเลือก ROM เรียกว่า สัญญาณ /CS (Chip Select) เพื่อบอกว่าต้องการเลือก ROM ซึ่งเป็นการส่งสัญญาณเพื่อยืนยันการเลือกชิปนั่นเอง
4. ข้อมูลจะผ่านออกทางขาข้อมูลชั่วขณะจังหวะการเลือกชิป และเมื่อขาการเลือกชิปไม่แอคตีฟ ข้อมูลก็จะเข้าสู่ภาวะที่มีอิมพีแดนซ์สูง
ลักษณะดังกล่าว สามารถเขียนเป็นแผนผังเวลาออกมาได้ ดังแสดงในรูป

การต่อกับบัสของ Z-80
ในการต่อกับบัสของ Z-80 นั้น สามารถเชื่อมโยงกันโดยตรงได้ เพราะ Z-80 แยกบัสข้อมูล และบัสแอดเดรสออกจากกัน ดังแสดงในรูป

จากรูป เป็นการนำเอา ROM เบอร์ 2716 มาต่อกับ Z-80 โดยใช้แอดเดรสจาก CPU ต่อกับ ROM โดยตรง และบัสข้อมูลก็ต่อถึงกันโดยตรง ในที่นี้จะยังไม่มีการถอดรหัสแอดเดรส สังเกตว่าในขณะนี้ยังไม่มี การต่อสายสัญญาณ /CE ซึ่งปกติต้องมาจาก CPU แต่จะกล่าวถึงเฉพาะวิธีการถอดรหัสเพื่อต่อกับ สัญญาณ /CE นี้เท่านั้น

การกำหนดแอดเดรส
ปกติ Z-80 จะมีสัญญาณแอดเดรสจำนวน 16 สาย โดยใช้ชื่อสัญญาณเป็นแอดเดรส A₀-A₁₅ ซึ่งหมายถึง การอ้างแอดเดรสได้ 216 หรือ 65536 ตำแหน่ง แต่ ROM เบอร์ 2716 มีแอดเดรสเพียง 11 สาย นั่นหมายถึง ความจุของหน่วยความจำ มีเพียง 2 กิโลไบต์ หรือ 2048 ตำแหน่งเท่านั้น ดังนั้นการต่อ 2 กิโลไบต์ ลงใน 64 กิโลไบต์จะต้องกำหนดว่า 2 กิโลไบต์ที่ต่อนี้ อยู่ ณ ที่ใดในส่วนของพื้นที่ทั้งหมด 64 กิโลไบต์ของ Z-80 ซึ่งถ้าจะต่อให้ครบทั้ง 64 กิโลไบต์ ต้องใช้ ROM ถึง 32 ตัว
ในการต่อ ROM นั้น เรามักให้ ROM เริ่มที่แอดเดรส 0000H ทั้งนี้เพราะเมื่อเริ่มทำการรีเซต Z-80จะเริ่มทำงานที่แอดเดรสนี้ ดังนั้นเมื่อเปิดเครื่องจะทำให้ Z-80 มีโปรแกรมและพร้อมที่จะรัน (run) จึงต้องนำ ROM มาใส่ที่แอดเดรสกลุ่มล่างสุดนี้ สำหรับการกำหนดพื้นที่ของหน่วยความจำเพื่อการใช้งานนั้น สามารถแสดงได้ดังรูป

จากรูป เป็นการกำหนดพื้นที่ของหน่วยความจำ RAM และ ROM เพื่อการใช้งาน โดยสมมติให้ ROM ที่จะต่อนี้มีทั้งสิ้น 4 ตัว คือ ROMA, ROMB, ROMC และ ROMD โดยในขั้นแรกจะต่อเฉพาะ ROMA และ ROMB ส่วน RAM ที่ใช้จะต่อเป็น RAMA และ RAMB

การเลือกชิปของ ROM
เมื่อต่อ ROM เข้าสู่ระบบ เราจะต้องหาวิธีในการเลือกชิปของ ROM ให้ถูกต้องตามแอดเดรสที่เรากำหนด ไว้ เช่น ROMA เรากำหนดแอดเดรสไว้ที่แอดเดรส 0000H - 07FFH ดังนั้นเราจำเป็นต้องมีตัวถอดรหัสเพื่อเลือก แอดเดรสให้ถูกต้อง การถอดรหัสนี้เราจะใช้แอดเดรสส่วนบนที่เหลือมาทำการถอดรหัส ในที่นี้เราจะใช้ 74LS138 และทำการเลือกโดยใช้ A₁₁, A₁₂, A₁₃, A₁₄ และ A₁₅ การถอดรหัสของ 74LS138 นี้เป็นการเลือกจาก 3 บิตไปเป็น 8 บิตโดยใช้อินพุต A, B, C วงจรการถอดรหัสนี้แสดงได้ดังรูป

ด้วยวิธีนี้จะเห็นว่า ถ้าเราเลือกแอดเดรสจาก A₁₀ - A₁₅ จะมีสัญญาณจาก A₀ - A₁₀ ส่งไปยังแอดเดรสของ ROM โดยตรง ส่วน A11 - A 15 จะผ่านการถอดรหัสก่อน แล้วจึงไปทำการเลือกชิปใน ROM ตามที่เราต้องการ เพื่อให้เห็นขั้นตอนการถอดรหัสชัดเจนขึ้น เราควรพิจารณาขั้นตอนการทำงานของ 74LS138 โดยเขียนออกมาเป็นตารางแอดเดรส ดังแสดงในตาราง

จากตารางนี้ เราจะเน้นเฉพาะส่วนของแอดเดรส A₁₁ - A₁₅ ซึ่งจะส่งค่ารวมของแอดเดรสเพื่อออกไปยังขาเอาต์พุตขาที่ 10-15 เช่น ถ้าแอดเดรส A₁₁ - A₁₅ เป็นลอจิก ‘ 0 ‘ หมด ขาที่ 15 ซึ่งเป็นเอาต์พุตจะแอคตีฟ เพิ่อทำการเลือกชิป และจากตารางจะพบว่า ในช่วงระหว่างแอดเดรส 0000H-07FFH ขาที่ 15 ของ 74LS138 จะแอคตีฟ ดังนั้น 74LS138 จึงเป็นวงจรถอดรหัสที่ใช้ในการเลือกชิป ROM ได้อย่างถูกต้อง

สัญญาณการอ่านข้อมูล
สำหรับการอ่านข้อมูลจากหน่วยความจำนั้น Z-80 จะต้องใช้สัญญาณทีเกี่ยวข้องหลายสัญญาณ เช่น สัญญาณ /MREQ กับสัญญาณ /RD สัญญาณทั้งสองจะต้องเกิดขึ้นพร้อมกัน ดังนั้นเมื่อเป็นเช่นนี้ จึงต้องเอาสัญญาณทั้งสองนี้ออร์ (OR) กันเพื่อให้ได้สัญญาณ /MEMR การกำหนดจังหวะการอ่านหน่วยความจำ แสดงได้ดังรูป

การต่อ Z-80 กับสัญญาณ /CS ของ ROM
การเลือก ROM ในจังหวะการอ่านนี้ ซีพียูต้องกำหนดได้ว่าจะเลือกแอดเดรสกลุ่มใด และจังหวะการเลือกนั้นจะต้องตรงกับการอ่านพอดี ดังนั้นจึงต้องนำเอาสัญญาณ /MEMR และสัญญาณเลือก ROMA มาทำการ OR กันอีกครั้ง เพื่อจะเลือก ROM ได้อย่างถูกต้อง วงจรที่ต่อ ROM แบบสมบูรณ์ในกรณีนี้แสดงได้ดังรูป

จากรูปจะเห็นว่า สัญญาณจากซีพียูที่เข้าไปทำการควบคุม ROM จะประกอบด้วยสัญญาณ จากหลายส่วนซึ่งได้แก่ สัญญาณแอดเดรส A₀-A₁₅ โดยสัญญาณ A₁₁-A₁₅ จะสร้างสัญญาณใหม่เป็น สัญญาณ ROMA เพื่อเลือก ROM จากนั้นจะใช้สัญญาณ /MREQ กับสัญญาณ /RD สร้างสัญญาณ /MEMR และสร้างเป็นสัญญาณ /CE ต่อไป โดยประกอบกันเป็นขั้นตอนดังแสดงในรูป

การต่อ Z-80 กับ ROM อีกวิธีหนึ่ง
สังเกตว่า ROM เบอร์ 2716 มีขา /CE และ /OE ซึ่งอาจจะนำขาสัญญาณเลือกเอาต์พุตนี้ มาใช้ประโยชน์ได้ การเลือก ROM เบอร์ 2716 นี้จะใช้ /CE และ /OE ในการเลือก โดยขาทั้งสอง จะเป็นลอจิก“0” ในการเลือกชิป และเลือกเอาต์พุตโดยทำการเปิดเกตลอจิก 3 สถานะนั่นเอง เมื่อเป็นเช่นนี้ เราสามารถลดจำนวนเกตแบบออร์ (or gate) ลงไป 1 ตัวได้ โดยแทนที่จะใช้สัญญาณ /MEMR และสัญญาณ ROMA มา OR กัน เราก็เชื่อมต่อโดยการใช้สัญญาณ /MEMR ต่อกับสัญญาณ /OE และสัญญาณ ROMA ต่อกับสัญญาณ /CE ดังแสดงในรูป

การต่อ ROM หลายๆชิบ
หากต้องการจะต่อ ROM หลายๆชิป เช่น ROMA,ROMB,ROMC และ ROMD ก็สามารถต่อเพิ่มได้ โดยใช้สัญญาณเลือกจาก 74LS138 และ /MEMR มาเลือกโดยผ่านทาง /CE และ /OE ได้ ดังแสดงในรูป

การใช้ ROM ในชิปที่มีความจุเพิ่มขึ้น
ROM ที่ใช้ในปัจจุบันมีความจุสูงขึ้นมาก EPROM บางตัวมีความจุถึง 32 กิโลไบต์ เช่น EPROM ที่ใข้กันมากในขณะนี้ ได้แก่ เบอร์ 2764 (มีความจุ 8 กิโลไบต์) เบอร์ 27128 (มีความจุ 16 กิโลไบต์) ดังนั้นหากต้องการใช้ ROM ในชิปที่มีความจุเพิ่มขึ้นก็ทำได้ โดยใช้หลักการเช่นเดียวกัน ในที่นี้ขอให้ดูการจัดขาของ EPROM เบอร์ 2732 เมื่อเปรียบเทียบกับเบอร์ 2764 ซึ่งสามารถแสดงได้ดังรูป

EPROM เบอร์ 2732 มีจำนวนขาเท่ากับเบอร์ 2764 ดังนั้นการเพิ่มความจุจะกระทำได้โดยง่าย และสามารถใช้ซ็อกเกต (socket) เดิมได้ทันที หรือเพียงแต่แก้ขาแอดเดรสเพียงเส้นเดียว สังเกตว่าขาที่แตกต่างกันในที่นี้คือ EPROM เบอร์ 2764 ได้เพิ่มเติมอีก 4 ขา โดยเพิ่มส่วนบนเป็น A₁₂และขา PGM มาอยู่ที่ขา 27 ส่วนขา 26 ไม่ใช้ ความแตกต่างนี้เองทำให้การเพิ่มเติมลายวงจรทำได้ง่ายขึ้น โดยการต่อจากขา 26 มาที่ขา 28 เพื่อต่อสาย Vcc ดังแสดงในรูป

เมื่อจะต่อกับ EPROM เบอร์ 2732 เราสามารถขยายระบบโดยใช้ขาแอดเดรสของ EPROM เบอร์ 2732 จากแอดเดรส A₀- A₁₁ดังนั้นส่วนที่จะขยายจากซีพียู เราใช้ 74LS42 โดยนำแอดเดรส A₁₂- A₁₅ มาถอดรหัสดังแสดงในรูป

หน่วยความจำหลัก

เครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องต้องอาศัยหน่วยความจำหลักเพื่อใช้เก็บข้อมูลและคำสั่งซีพียูมีการทำงานเป็นวงรอบโดยการคำสั่งจากหน่วยความจำหลักมาแปลความหมายแล้วกระทำตาม เมื่อทำเสร็จก็จะนำผลลัพธ์มาเก็บในหน่วยคำจำหลัก ซีพียูจะกระทำตามขั้นตอนเช่นนี้เรื่อย ๆ ไปอย่างรวดเร็ว เรียกการทำงานลักษณะนี้ว่า วงรอบของคำสั่ง

จากการทำงานเป็นวงรอบของซีพียูนี้เอง การอ่างเขียนข้อมูลลงในหน่วยความจำหลักจะต้องทำได้รวดเร็ว เพื่อให้ทันการทำงานของซีพียู โดยปกติถ้าให้ซีพียูทำงานความถี่ของสัญญาณนาฬิกา 33 เมกะเฮิรตซ์ หน่วยความจำหลักที่ใช้ทั่วไปมักจะมีความเร็วไม่ทัน ดังนั้นกลไกของซีพียูจึงต้องชะลอความเร็วลงด้วยการสร้างภาวะรอ (wait state) การเลือกซื้อไมโครคอมพิวเตอร์จึงต้องพิจารณาดูว่ามีภาวะรอในการทำงานด้วยหรือไม่

หน่วยความจำหลักที่ใช้กับไมโครคอมพิวเตอร์จึงต้องกำหนดคุณลักษณะ ในเรื่องช่วงเวลาเข้าถึงข้อมูล (access time) ค่าที่ใช้ทั่วไปอยู่ในช่วงประมาณ 60 นาโนวินาที ถึง 125 นาโนวินาที ( 1 นาโนวินาทีเท่ากับ 10-9 วินาที) แต่อย่างไรก็ตาม มีการพัฒนาให้หน่วยความจำสามารถใช้กับซีพียูที่ทำงานเร็วขนาด 33 เมกะเฮิรตซ์ ได้ โดยการสร้างหน่วยความจำพิเศษมาคั่นกลางไว้ ซึ่งเรียกว่า หน่วยความจำแคช (cache memory) ซึ่งเป็นหน่วยความจำที่เพิ่มเข้ามาเพื่อนำชุดคำสั่ง หรือข้อมูลจากหน่วยความจำหลักมาเก็บไว้ก่อน เพื่อให้ซีพียูเรียกใช้ได้เร็วขึ้น

การแบ่งประเภทหน่วยความจำหลัก ถ้าแบ่งตามลักษณะการเก็บข้อมูล กล่าวคือถ้าเป็นหน่วยความจำที่เก็บข้อมูลไว้แล้ว หากไฟฟ้าดับ คือไม่มีไฟฟ้าจ่ายให้กับวงจรหน่วยความจำ ข้อมูลที่เก็บไว้จะหายไปหมด เรียกหน่วยความจำประเภทนี้ว่า หน่วยความจำแบบลบเลือนได้ (volatile memory) แต่ถ้าหน่วยความจำเก็บข้อมูลได้โดยไม่ขึ้นกับไฟฟ้าที่เลี้ยงวงจร ก็เรียกว่า หน่วยความจำไม่ลบเลือน (nonvolatile memory)

แต่โดยทั่วไปการแบ่งประเภทของหน่วยความจำจะแบ่งตามสภาพการใช้งาน เช่น ถ้าเป็นหน่วยความจำที่เขียนหรืออ่านข้อมูลได้ การเขียนหรืออ่านจะเลือกที่ตำแหน่งใดก็ได้ เราเรียกหน่วยความจำประเภทนี้ว่า แรม (Random Access Memory: RAM) แรมเป็นหน่วยความจำแบบลบเลือนได้ และหากเป็นหน่วยความจำที่ซีพียูอ่านได้อย่างเดียว ไม่สามารถเขียนลงไปได้ ก็เรียกว่า รอม (Read Only Memory : ROM) รอมจึงเป็นหน่วยความจำที่เก็บข้อมูลหรือโปรแกรมไว้ถาวร เช่นเก็บโปรแกรมควบคุมการจัดการพื้นฐานของระบบไมโครคอมพิวเตอร์ (bios) รอมส่วนใหญ่เป็นหน่วยความจำไม่ลบเลือนแต่อาจยอมให้ผู้พัฒนาระบบลบข้อมูลและเขียนข้อมูลลงไปใหม่ได้ การลบข้อมูลนี้ต้องทำด้วยกรรมวิธีพิเศษ เช่น ใช้แสงอุลตราไวโลเล็ตฉายลงบนผิวซิลิกอน หน่วยความจำประเภทนี้มักจะมีช่องกระจกใสสำหรับฉายแสงขณะลบ และขณะใช้งานจะมีแผ่นกระดาษทึบปิดทับไว้ เรียกหน่วยความจำประเภทนี้ว่า อีพร็อม (Erasable Programmable Read Only Memory : EPROM)

รอบรู้เรื่อง คอมพิวเตอร์

ผู้ติดตาม

คลังบทความของบล็อก

เกี่ยวกับฉัน