نبدأ في هذه المشاركه من سلسة (كيف تعمل ؟) وسوف نستعرض معا كيفية عمل الذاكرة الإلكترونية. الحاسب الشخصي الذي نستخدمه في المنزل أو في العمل يحتوي علي أنواع متعددة من الذاكرة الإلكترونية ولعل أشهرها هي ذاكرة RAM ويطلق عليها أيضا الذاكرة الرئيسية للحاسب. مصطلح RAM نستخدمه كل يوم في حياتنا اليومية عند الحديث عن مواصفات الحاسب أو عن البرامج والتطبيقات واحتياجاتها من الذاكرة الإلكترونية. هذه الذاكرة تقاس بالميجابايت ويتراوح حجم الذاكرة الإلكترونية في الحاسبات الشخصية الحديثة من 128 إلى 1024 ميجابايت. توجد الذاكرة الإلكترونية في شكل شريحة مستطيلة الشكل يبلغ عرضها أقل من 2 سم وطولها أكثر قليلا من 8 سم
أما سمك الشريحة فهو بضعة مليمترات. يتم تثبيت شريحة الذاكرة الإلكترونية في اللوحة الرئيسية للحاسب Motherboard في مكان يسمي Memory Slot أو منفذ الذاكرة الإلكترونية. لشرائح الذاكرة أرجل معدنية يتم تثبيتها في المكان المخصص بها في المنفذ وذلك في وضع رأسي بحيث تكون محكمة التثبيت ثم يتم إغلاق مشبك بلاستيكي عليها لضمان عدم تحرك شريحة الذاكرة الإلكترونية من مكانها. في معظم اللوحات الرئيسية للحاسب يوجد ثلاث منافذ لشرائح الذاكرة الإلكترونية والبعض يوجد به أربعة منافذ. تختلف شرائح الذاكرة الإلكترونية في سعتها فتوجد شريحة سعتها 64 ميجابايت وأخري سعتها 128 ميجابايت حتي تصل سعة الشريحة الواحدة إلى أكثر من 1024 ميجابايت
وكلما زادت سعة شريحة الذاكرة زاد سعرها والمستخدم الذي يحتاج إلى ذاكرة إلكترونية كبيرة علي حاسبه لأنه يستخدم برامج كبيرة الحجم فإنه يفضل أن يستخدم شريحة الذاكرة الإلكترونية الكبيرة لكي يستطيع أن يحقق أكبر استفادة من المنافذ الثلاثة أو الأربعة التي توجد باللوحة الرئيسية للحاسب. فعلي سبيل المثال إذا استخدم شرائح سعتها 64 ميجابايت في منافذ الحاسب الثلاثة فمعني ذلك أن أقصي سعة من الذاكرة الإلكترونية لحاسبه ستصبح 192 ميجابايت أما لو استخدم شريحة ذاكرة إلكترونية 512 ميجابايت علي سبيل المثال فيمكن أن يصبح بحاسبه ذاكرة سعتها 512 × 3 أي 1536 ميجابايت. توجد أنواع متعددة من ذاكرة RAM وتختار كل شركة من الشركات المنتجة للحاسبات الإلكترونية نوع الذاكرة التي تريد استخدامها علي حاسباتها
ومن أشهر الأنواع DDR و SDRam وكل نوع من هذه الأنواع له مميزات وعيوب. فالأنواع السريعة من شرائح الذاكرة عادة ما تكون أسعارها مرتفعة ولا تناسب المستخدم العادي. عند تشغيل أي برنامج أو تطبيق علي الحاسب يتم نقل نسخة من هذا البرنامج من وحدة التخزين الرئيسية Hard Disk إلى الذاكرة الإلكترونية لكي يتمكن الحاسب من تشغيل هذا البرنامج. أي أن الحاسب بدون ذاكرة لا يستطيع تشغيل أي برنامج كما أنه لا يستطيع أيضا التعامل مع نظام التشغيل. كما أن البيانات التي يتم إجراء العمليات الحسابية عليها أو تتعامل معها البرامج بأي شكل من الأشكال يجب أن تنتقل إلى الذاكرة الإلكترونية لكي يتمكن الحاسب من تشغيلها والتعامل معها. عندما يتم إغلاق الحاسب إغلاق الحاسب أو فصل التيار الكهربائي عنه تمحي كل البيانات المخزنة في الذاكرة الإلكترونية.
توجد بحاسباتنا الشخصية أنواع متعددة من الذاكرة الإلكترونية ولكن أشهرها هو الشريحة الإلكترونية الرئيسية والتي يطلق عليها RAM وهو المصطلح الذي نستخدمه للتعرف علي سعة الذاكرة الإلكترونية عندما نشتري حاسب جديد. بالإضافة إلى ذاكرة RAM توجد أنواع أخري من الذاكرة بالحاسب ولكنها في الغالب تكون ذات سعة أقل. من أمثلة الأنواع الأخرى للذاكرة الإلكترونية :
* ذاكرة ROM :
وهذا الاسم يطلق اختصارا علي مصطلح Read Only Memory أي أن الحاسب يستطيع أن يقرأ البيانات المخزنة به ولا يستطيع أن يكتب عليها. ذلك بعكس ذاكرة RAM التي يمكن للحاسب القراءة منها والكتابة عليها. تثبت ذاكرة ROM في اللوحة الرئيسية للحاسب ولا يمكن للمستخدم العادي أن ينزعها من مكانها أو أن يستبدلها. الشركات المنتجة للحاسبات هي التي تقوم بتخزين المعلومات علي هذا النوع من الذاكرة وذلك باستخدام أجهزة خاصة وعادة ما تكون هذه المعلومات خاصة بتشغيل الحاسب. يتميز هذا النوع من الذاكرة الإلكترونية عن ذاكرة RAM بأن البيانات المخزنة عليها لا تمحي عند فصل التيار الكهربائي عن الحاسب أو عند إغلاق الحاسب.
* ذاكرة Cache :
هذه الذاكرة توجد بالقرب من معالج الحاسب لكي تمده بالبيانات التي يحتاج إلى تشغيلها بسرعة. مقياس السرعة هنا هو واحد علي ألف من الثانية نظرا لأن المعالج وقنوات نقل المعلومات تعمل بسرعة هائلة. يستطيع المعالج Processor أن يقوم بتنفيذ ملايين من العمليات الحسابية في الثانية الواحدة وهذه السرعة لا تستطيع أن تجاريها القنوات الإلكترونية التي تستخدم لنقل المعلومات من الذاكرة الإلكترونية إلى المعالج. ورغم أن المسافة بين ذاكرة RAM وبين المعالج لا تتجاوز بضعة سنتيمترات إلا أنها تعتبر مسافة طويلة جدا علي المعالج الذي يريد أن يحصل علي المعلومات التي سيقوم بتشغيلها في زمن لا يتجاوز واحد علي مليون من الثانية.
لذلك تم اختراع ذاكرة تكون قريبة من المعالج لكي تمده بالمعلومات بالسرعة التي يحتاج إليها وهو ما يطلق عليه ذاكرة الكاش. يوجد نوعين من ذاكرة الكاش الأول منهما يطلق عليه Level 1 وهذه الذاكرة توجد داخل المعالج لكي يخزن بها المعلومات التي سيقوم علي الفور بتشغيلها وحجم هذا النوع صغير ويتراوح بين 2 إلى 64 كيلوبايت. أما النوع الثاني ويطلق عليه Level 2 فهو يوجد في شريحة إلكترونية منفصلة تثبت بجوار المعالج
وتتراوح سعتها بين 256 كيلوبايت إلى 2ميجابايت (الميجابايت يعادل حوالي 1000 كيلوبايت). البيانات المخزنة في ذاكرة الكاش تمحي بمجرد فصل التيار الكهربائي عن الحاسب. من العرض السابق يتضح أن أقرب أنواع الذاكرة إلى المعالج هي المستوي الأول من الكاش Level1 ثم يليه المستوي الثاني من الكاش Level 2 وبعد ذلك ذاكرة RAM وهي الذاكرة الرئيسية للحاسب.
استعرضنا معا بعض من أنواع الذاكرة الإلكترونية بخلاف ذاكرة RAM وهي الذاكرة الإلكترونية الرئيسية للحاسب. تعرفنا علي ذاكرة ROM وهي الذاكرة التي يقرأ الحاسب البيانات المخزنة بها ولا يستطيع الكتابة عليها وهو الفرق الرئيسي بينها وبين ذاكرة RAM ولكن توجد أيضا فروق أخري تعرفنا عليها معا. كما تعرفنا علي ذاكرة الكاش Cache وهي الذاكرة التي توجد بجوار المعالج لكي تساعده علي الحصول علي المعلومات التي يحتاج إلى التعامل معها بسرعة. سنستكمل عرض أنواع الذاكرة الإلكترونية التي توجد في بعض وحدات الحاسب الأخرى.
ذاكرة كروت الفيديو Video Memory :
الحاسب الشخصي كان السبب الرئيسي في تطور شاشات الحاسبات الإلكترونية حتي أصبحت في الصورة المتطورة التي عليها الآن. في الماضي كانت شاشات الحاسبات الإلكترونية تعرض الكلمات والأرقام فقط وعلي أقصي تقدير كان يمكنها عرض بعض الرسوم البيانية. بعد سنوات قليلة من ظهور الحاسبات الشخصية ظهرت الألعاب الإلكترونية التي تعرض الصور وتحركها علي الشاشة بطريقة لم تكن معروفة من قبل. ثم ظهرت واجهات البرامج الجملية والتي تجعل المستخدم يختار الوظيفة التي يريدها من خلال بعض الأشكال والرسوم التي أعطت شكلا أنيقا لهذه البرامج. أما الآن فشاشات الحاسبات الشخصية أصبحت تعرض الصور المجسمة ثلاثية الأبعاد كما تعرض الأفلام السينمائية بمستوي يفوق ما نشاهده في دور العرض السينمائي. يجب أن تتوفر آلاف البيانات لكي تظهر الصور المجسمة علي شاشة الحاسب فكل نقطة يجب أن يمثلها درجة اللون ونسبة الإضاءة وغيرها من المعلومات لكي يكتمل ظهور الصورة علي الشاشة. هذه الكمية الهائلة من البيانات يجب أن تصل للشاشة في فترة زمنية تقل عن 1 / 25 من الثانية خلال تشغيل الألعاب الإلكترونية أو عرض فيلم سينمائي. لكي يتحقق هذا الهدف كان يجب أن يتم تزويد كروت الشاشة بذاكرة إلكترونية كبيرة تخزن البيانات التي يجب عرضها علي الشاشة خلال فترة زمنية قصيرة جدا. كلما زادت سعة الذاكرة الإلكترونية بكروت الشاشة كلما أمكنها عرض صورة أكثر كفاءة علي شاشة الحاسب. أصبحت سعة الذاكرة بكروت الشاشة تنافس سعة ذاكرة RAM بالحاسب. نجد الآن في الأسواق كروت شاشة تتراوح سعتها بين 64 إلى 256 ميجابايت.
ذاكرة الطابعة Printer Memory :
الطابعات أيضا أصبحت تحتاج إلى ذاكرة إلكترونية بها لكي تساعدها علي طباعة الأوراق بكفاءة عالية. الطابعات في الماضي كانت إمكانياتها محدودة وكانت الصور التي تطبعها منخفضة الكفاءة ولذلك كانت البيانات التي تحتاجها الطابعة عن الملفات التي تطبعها قليلة ويمكن للطابعة أن تنظر وصولها من ذاكرة الحاسب بدون مشكلة. أما الآن فالصور أصبحت ذات كفاءة عالية وتنافس الصور التي تظهر علي شاشة الحاسب لذلك أصبحت الملفات التي يراد طباعتها كبيرة الحجم وإذا انتظرت الطابعة وصولها من الذاكرة الرئيسية للحاسب فإن عملية الطباعة ستكون بطيئة جدا. لذلك أصبحت معظم الطابعات الحديثة وخاصة تلك التي تستخدم تكنولوجيا الليزر تحتوي علي شرائح ذاكرة إلكترونية يتم فيها تخزين الملفات التي سيتم طباعتها حتي تتم عملية الطباعة في فترة زمنية قصيرة.
أما سمك الشريحة فهو بضعة مليمترات. يتم تثبيت شريحة الذاكرة الإلكترونية في اللوحة الرئيسية للحاسب Motherboard في مكان يسمي Memory Slot أو منفذ الذاكرة الإلكترونية. لشرائح الذاكرة أرجل معدنية يتم تثبيتها في المكان المخصص بها في المنفذ وذلك في وضع رأسي بحيث تكون محكمة التثبيت ثم يتم إغلاق مشبك بلاستيكي عليها لضمان عدم تحرك شريحة الذاكرة الإلكترونية من مكانها. في معظم اللوحات الرئيسية للحاسب يوجد ثلاث منافذ لشرائح الذاكرة الإلكترونية والبعض يوجد به أربعة منافذ. تختلف شرائح الذاكرة الإلكترونية في سعتها فتوجد شريحة سعتها 64 ميجابايت وأخري سعتها 128 ميجابايت حتي تصل سعة الشريحة الواحدة إلى أكثر من 1024 ميجابايت
وكلما زادت سعة شريحة الذاكرة زاد سعرها والمستخدم الذي يحتاج إلى ذاكرة إلكترونية كبيرة علي حاسبه لأنه يستخدم برامج كبيرة الحجم فإنه يفضل أن يستخدم شريحة الذاكرة الإلكترونية الكبيرة لكي يستطيع أن يحقق أكبر استفادة من المنافذ الثلاثة أو الأربعة التي توجد باللوحة الرئيسية للحاسب. فعلي سبيل المثال إذا استخدم شرائح سعتها 64 ميجابايت في منافذ الحاسب الثلاثة فمعني ذلك أن أقصي سعة من الذاكرة الإلكترونية لحاسبه ستصبح 192 ميجابايت أما لو استخدم شريحة ذاكرة إلكترونية 512 ميجابايت علي سبيل المثال فيمكن أن يصبح بحاسبه ذاكرة سعتها 512 × 3 أي 1536 ميجابايت. توجد أنواع متعددة من ذاكرة RAM وتختار كل شركة من الشركات المنتجة للحاسبات الإلكترونية نوع الذاكرة التي تريد استخدامها علي حاسباتها
ومن أشهر الأنواع DDR و SDRam وكل نوع من هذه الأنواع له مميزات وعيوب. فالأنواع السريعة من شرائح الذاكرة عادة ما تكون أسعارها مرتفعة ولا تناسب المستخدم العادي. عند تشغيل أي برنامج أو تطبيق علي الحاسب يتم نقل نسخة من هذا البرنامج من وحدة التخزين الرئيسية Hard Disk إلى الذاكرة الإلكترونية لكي يتمكن الحاسب من تشغيل هذا البرنامج. أي أن الحاسب بدون ذاكرة لا يستطيع تشغيل أي برنامج كما أنه لا يستطيع أيضا التعامل مع نظام التشغيل. كما أن البيانات التي يتم إجراء العمليات الحسابية عليها أو تتعامل معها البرامج بأي شكل من الأشكال يجب أن تنتقل إلى الذاكرة الإلكترونية لكي يتمكن الحاسب من تشغيلها والتعامل معها. عندما يتم إغلاق الحاسب إغلاق الحاسب أو فصل التيار الكهربائي عنه تمحي كل البيانات المخزنة في الذاكرة الإلكترونية.
توجد بحاسباتنا الشخصية أنواع متعددة من الذاكرة الإلكترونية ولكن أشهرها هو الشريحة الإلكترونية الرئيسية والتي يطلق عليها RAM وهو المصطلح الذي نستخدمه للتعرف علي سعة الذاكرة الإلكترونية عندما نشتري حاسب جديد. بالإضافة إلى ذاكرة RAM توجد أنواع أخري من الذاكرة بالحاسب ولكنها في الغالب تكون ذات سعة أقل. من أمثلة الأنواع الأخرى للذاكرة الإلكترونية :
* ذاكرة ROM :
وهذا الاسم يطلق اختصارا علي مصطلح Read Only Memory أي أن الحاسب يستطيع أن يقرأ البيانات المخزنة به ولا يستطيع أن يكتب عليها. ذلك بعكس ذاكرة RAM التي يمكن للحاسب القراءة منها والكتابة عليها. تثبت ذاكرة ROM في اللوحة الرئيسية للحاسب ولا يمكن للمستخدم العادي أن ينزعها من مكانها أو أن يستبدلها. الشركات المنتجة للحاسبات هي التي تقوم بتخزين المعلومات علي هذا النوع من الذاكرة وذلك باستخدام أجهزة خاصة وعادة ما تكون هذه المعلومات خاصة بتشغيل الحاسب. يتميز هذا النوع من الذاكرة الإلكترونية عن ذاكرة RAM بأن البيانات المخزنة عليها لا تمحي عند فصل التيار الكهربائي عن الحاسب أو عند إغلاق الحاسب.
* ذاكرة Cache :
هذه الذاكرة توجد بالقرب من معالج الحاسب لكي تمده بالبيانات التي يحتاج إلى تشغيلها بسرعة. مقياس السرعة هنا هو واحد علي ألف من الثانية نظرا لأن المعالج وقنوات نقل المعلومات تعمل بسرعة هائلة. يستطيع المعالج Processor أن يقوم بتنفيذ ملايين من العمليات الحسابية في الثانية الواحدة وهذه السرعة لا تستطيع أن تجاريها القنوات الإلكترونية التي تستخدم لنقل المعلومات من الذاكرة الإلكترونية إلى المعالج. ورغم أن المسافة بين ذاكرة RAM وبين المعالج لا تتجاوز بضعة سنتيمترات إلا أنها تعتبر مسافة طويلة جدا علي المعالج الذي يريد أن يحصل علي المعلومات التي سيقوم بتشغيلها في زمن لا يتجاوز واحد علي مليون من الثانية.
لذلك تم اختراع ذاكرة تكون قريبة من المعالج لكي تمده بالمعلومات بالسرعة التي يحتاج إليها وهو ما يطلق عليه ذاكرة الكاش. يوجد نوعين من ذاكرة الكاش الأول منهما يطلق عليه Level 1 وهذه الذاكرة توجد داخل المعالج لكي يخزن بها المعلومات التي سيقوم علي الفور بتشغيلها وحجم هذا النوع صغير ويتراوح بين 2 إلى 64 كيلوبايت. أما النوع الثاني ويطلق عليه Level 2 فهو يوجد في شريحة إلكترونية منفصلة تثبت بجوار المعالج
وتتراوح سعتها بين 256 كيلوبايت إلى 2ميجابايت (الميجابايت يعادل حوالي 1000 كيلوبايت). البيانات المخزنة في ذاكرة الكاش تمحي بمجرد فصل التيار الكهربائي عن الحاسب. من العرض السابق يتضح أن أقرب أنواع الذاكرة إلى المعالج هي المستوي الأول من الكاش Level1 ثم يليه المستوي الثاني من الكاش Level 2 وبعد ذلك ذاكرة RAM وهي الذاكرة الرئيسية للحاسب.
استعرضنا معا بعض من أنواع الذاكرة الإلكترونية بخلاف ذاكرة RAM وهي الذاكرة الإلكترونية الرئيسية للحاسب. تعرفنا علي ذاكرة ROM وهي الذاكرة التي يقرأ الحاسب البيانات المخزنة بها ولا يستطيع الكتابة عليها وهو الفرق الرئيسي بينها وبين ذاكرة RAM ولكن توجد أيضا فروق أخري تعرفنا عليها معا. كما تعرفنا علي ذاكرة الكاش Cache وهي الذاكرة التي توجد بجوار المعالج لكي تساعده علي الحصول علي المعلومات التي يحتاج إلى التعامل معها بسرعة. سنستكمل عرض أنواع الذاكرة الإلكترونية التي توجد في بعض وحدات الحاسب الأخرى.
ذاكرة كروت الفيديو Video Memory :
الحاسب الشخصي كان السبب الرئيسي في تطور شاشات الحاسبات الإلكترونية حتي أصبحت في الصورة المتطورة التي عليها الآن. في الماضي كانت شاشات الحاسبات الإلكترونية تعرض الكلمات والأرقام فقط وعلي أقصي تقدير كان يمكنها عرض بعض الرسوم البيانية. بعد سنوات قليلة من ظهور الحاسبات الشخصية ظهرت الألعاب الإلكترونية التي تعرض الصور وتحركها علي الشاشة بطريقة لم تكن معروفة من قبل. ثم ظهرت واجهات البرامج الجملية والتي تجعل المستخدم يختار الوظيفة التي يريدها من خلال بعض الأشكال والرسوم التي أعطت شكلا أنيقا لهذه البرامج. أما الآن فشاشات الحاسبات الشخصية أصبحت تعرض الصور المجسمة ثلاثية الأبعاد كما تعرض الأفلام السينمائية بمستوي يفوق ما نشاهده في دور العرض السينمائي. يجب أن تتوفر آلاف البيانات لكي تظهر الصور المجسمة علي شاشة الحاسب فكل نقطة يجب أن يمثلها درجة اللون ونسبة الإضاءة وغيرها من المعلومات لكي يكتمل ظهور الصورة علي الشاشة. هذه الكمية الهائلة من البيانات يجب أن تصل للشاشة في فترة زمنية تقل عن 1 / 25 من الثانية خلال تشغيل الألعاب الإلكترونية أو عرض فيلم سينمائي. لكي يتحقق هذا الهدف كان يجب أن يتم تزويد كروت الشاشة بذاكرة إلكترونية كبيرة تخزن البيانات التي يجب عرضها علي الشاشة خلال فترة زمنية قصيرة جدا. كلما زادت سعة الذاكرة الإلكترونية بكروت الشاشة كلما أمكنها عرض صورة أكثر كفاءة علي شاشة الحاسب. أصبحت سعة الذاكرة بكروت الشاشة تنافس سعة ذاكرة RAM بالحاسب. نجد الآن في الأسواق كروت شاشة تتراوح سعتها بين 64 إلى 256 ميجابايت.
ذاكرة الطابعة Printer Memory :
الطابعات أيضا أصبحت تحتاج إلى ذاكرة إلكترونية بها لكي تساعدها علي طباعة الأوراق بكفاءة عالية. الطابعات في الماضي كانت إمكانياتها محدودة وكانت الصور التي تطبعها منخفضة الكفاءة ولذلك كانت البيانات التي تحتاجها الطابعة عن الملفات التي تطبعها قليلة ويمكن للطابعة أن تنظر وصولها من ذاكرة الحاسب بدون مشكلة. أما الآن فالصور أصبحت ذات كفاءة عالية وتنافس الصور التي تظهر علي شاشة الحاسب لذلك أصبحت الملفات التي يراد طباعتها كبيرة الحجم وإذا انتظرت الطابعة وصولها من الذاكرة الرئيسية للحاسب فإن عملية الطباعة ستكون بطيئة جدا. لذلك أصبحت معظم الطابعات الحديثة وخاصة تلك التي تستخدم تكنولوجيا الليزر تحتوي علي شرائح ذاكرة إلكترونية يتم فيها تخزين الملفات التي سيتم طباعتها حتي تتم عملية الطباعة في فترة زمنية قصيرة.
