Memoria kompjuterike

Memoria kompjuterike ruan informacion, siq janë të dhënat dhe programet, për përdorim të menjëhershëm në paisjen kompjuterike. Termi "memorie" shpesh përdoret si sinonim për terma të tjerë si: RAM, memorie kryesore ose memorie primare. Sinonimet më të vjetra për memorien kryesore përfshijnë bërthamën (për kujtesën e bërthamës magnetike) dhe ruajtjen.A.M. Turing and R.A. Brooker (1952). Programmer's Handbook for Manchester Electronic Computer Mark II . University of Manchester.

Memoria kryesore punon me një shpejtësi më të lartë në krahasim me magazinimin masiv, e cila është më e ngadalshme, por më ekonomike për secilin bit dhe ofron kapacitet më të lartë. Përveç ruajtjes së programeve të hapura dhe të dhënave që janë në përpunim të vazhdueshëm, memoria e kompjuterit funksionon gjithashtu si një cache për magazinimin masiv dhe memorie shkrimi për të rritur performancën e leximit dhe të shkruarit. Sistemet operative shfrytëzojnë kapacitetin e RAM-it për caching deri sa ky i fundit nuk është i nevojshëm nga ekzekutimi i softuerit. Kur është e nevojshme, përmbajtja e memories së kompjuterit mund të transferohet në ruajtje; një metodë e zakonshme për ta bërë këtë është përdorimi i një teknike të menaxhimit të memories të quajtur memorie virtuale.

Memoria moderne e kompjuterit implementohet si memorie gjysmëpërçuese, ku informacionet ruhen brenda qelizave të memories të ndërtuara nga transistorët MOS dhe komponentë të tjerë brenda një qarku të integruar. Ka dy lloje kryesore të memories gjysmëpërçuese: e paqëndrueshme dhe e qëndrueshme. Disa shembuj të memories të qëndrueshme janë: memoria flash dhe memoria ROM, PROM, EPROM dhe EEPROM. Disa shembuj të memories së paqëndrueshme janë: memoria dinamike me akses të rastësishëm (DRAM) e përdorur për ruajtjen kryesore dhe memoria statike me akses të rastësishëm (SRAM) e përdorur kryesisht për cache të CPU-së.

Pjesa më e madhe e memories gjysmëpërçuese është e strukturuar në qeliza të memories ku secila prej tyre ruan një bit (0 ose 1). Struktura e memories flash përfshin si një bit për qelizë memorie, ashtu edhe një qelizë me shumë nivele e cila mund te ruajë bit të shumta për qelizë. Qelizat e memories janë të grupuara në fjalë me gjatësi fjalësh fikse, për shembull: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 ose 128 bit. Çdo fjalë mund të aksesohet përmes një adresë binare me N bit, duke bërë të mundur ruajtjen e 2N fjalëve në memorie.

 Historia 
parapamje| Çmimi më i ulët historik me pakicë i memories dhe ruajtjes së kompjuterit
parapamje| Kujtesa elektromekanike e përdorur në IBM 602, një kalkulator i hershëm i shumëzimit të grushtit
parapamje| Detaje e pjesës së pasme të një seksioni të ENIAC, që tregon tuba vakum
parapamje| Tubi Williams i përdorur si memorie në kompjuterin IAS 
parapamje| 8Karta microSDHC GB në krye të 8bajtë memorie me bërthamë magnetike (1thelbi është 1pak .)
Në fillim të viteve 1940, teknologjia e memories shpesh mundësonte një kapacitet prej disa bajt. Kompjuteri i parë elektronik dhe dixhital i programueshëm, ENIAC, i cili përdorte mijëra tube vakumi, ishte në gjendje të realizonte llogaritje të thjeshta të cilat përfshinin 20 numra me dhjetë shifra dhjetore të ruajtura në tube vakumi.

Një tjetër përparim i rëndësishëm në memorien e kompjuterit u arrit me memorien me vijë vonese, e zhvilluar nga J. Presper Eckert në fillim të viteve 1940. Përmes ndërtimit të një tubi qelqi të mbushur me mërkur dhe të mbyllur në çdo skaj me një kristal kuarci, linjat e vonesës mund të ruanin copëza informacioni në formën e valëve të zërit që përhapeshin nëpër mërkur, me kristalet e kuarcit që veprojnë si transduserë për të lexuar dhe shkruar bite. Memoria me vijë vonese ishte e kufizuar në një kapacitet deri në disa mijëra bit.

Dy alternativa për linjën me vonesë, tubi Williams dhe tubi Selectron, u shpikën në vitin 1946, të dyja duke përdorur rreze elektrone në tuba xhami si mënyrë ruajtjeje. Duke përdorur tubat katodik, Fred Williams shpiku tubin Williams, i cili ishte memoria e parë kompjuterike me qasje të rastësishme. Tubi Williams ishte në gjendje të ruante më shumë informacion se tubi Selectron (tubi Selectron ishte i kufizuar në 256 bit, ndërsa tubi Williams mund të ruante mijëra) dhe ishte më i lirë. Megjithatë, tubi Williams ishte shumë i ndjeshëm ndaj faktorëve mjedisorë.

Përpjekjet për të zhvilluar memorien e qëndrueshme nisën në fund të viteve 1940. Memoria me bërthamë magnetike mundësonte rikthimin e memories pas humbjes së energjisë. Ai u zhvillua nga Frederick W. Viehe dhe An Wang në fund të viteve 1940 dhe u përmirësua nga Jay Forrester dhe Jan A. Rajchman në fillim të viteve 1950, para se të komercializohej me kompjuterin Whirlwind I në vitin 1953. Memoria me bërthamë magnetike ishte forma dominuese e memories deri në zhvillimin e memories gjysmëpërçuese MOS në vitet 1960.

Memoria e parë gjysmëpërçuese u implementua si një qark flip-flop në fillim të viteve 1960 duke përdorur transistorë bipolarë.  Memoria gjysmëpërçuese e ndërtuar nga komponente diskrete u dërgua për herë të parë nga Texas Instruments në Forcën Ajrore të Shteteve të Bashkuara në 1961. Në të njëjtin vit, inxhinieri i aplikacioneve Bob Norman në Fairchild Semiconductor. propozoi konceptin e memories në gjendje të ngurtë të integruar në një çip të qarkut të integruar (IC). Çipi i parë IC me memorie gjysmëpërçuese bipolare ishte SP95 i prezantuar nga IBM në 1965. Ndërsa memoria gjysmëpërçuese ofroi performancë të përmirësuar mbi memorien me bërthamë magnetike, ajo mbeti më e madhe dhe më e shtrenjtë dhe nuk e zëvendësoi memorien me bërthamë magnetike deri në fund të viteve 1960.

 Memoria MOS 
Shpikja e tranzistorit metal-oksid-gjysmëpërçues (MOSFET) mundësoi përdorimin praktik të transistorëve metal-oksid-gjysmëpërçues (MOS) si elementë për ruajtjen e informacioneve në qeliza të memories. Memoria MOS u zhvillua nga John Schmidt në Fairchild Semiconductor në vitin 1964. Përveç ofrimit të performancës më të lartë, memoria gjysmëpërçuese MOS ishte më e lirë dhe konsumonte më pak energji krahasuar me memoriem e bërthamës magnetike. Në vitin 1965, J. Wood dhe R. Ball i Royal Radar Establishment propozuan sisteme ruajtje dixhitale që përdorin qelizat e memories CMOS (MOS plotësuese), përveç komponentëve të energjisë MOSFET për furnizimin me energji elektrike, lidhjen e ndërprerë, çelësat dhe ruajtjen me vijë vonese. Zhvillimi i teknologjisë së qarkut të integruar MOS me portë silikoni (MOS IC) nga Federico Faggin në Fairchild në vitin 1968 mundësoi prodhimin e çipave të memories MOS. Memoria MOS u komercializua nga IBM në fillim të viteve 1970. Memoria MOS kaloi memorien me bërthamë magnetike si teknologjia dominuese e memories në fillim të viteve 1970.

Dy llojet kryesore të memories së paqëndrueshme me akses të rastësishëm (RAM) janë memoria statike me akses të rastësishëm (SRAM) dhe memoria dinamike me akses të rastësishëm (DRAM). SRAM bipolar u shpik nga Robert Norman në Fairchild Semiconductor në vitin 1963, e pasuar nga zhvillimi i MOS SRAM nga John Schmidt në Fairchild në vitin 1964. SRAM u bë një zëvendësim për memorien me bërthamë magnetike, por kërkon gjashtë transistorë për çdo bit të të dhënave. Përdorimi komercial i SRAM nisi në vitin 1965, kur IBM prezantoi çipin e saj SP95 SRAM për System/360 Model 95.

Toshiba prezantoi qelizat bipolare të memories DRAM për kalkulatorin e saj elektronik Toscal BC-1411 në vitin 1965. Ndërsa ofronte performancë të përmirësuar, DRAM bipolare nuk mund të rivalizonte me çmimin më të ulët të memories me bërthamë magnetike, e cila ishte dominuese në atë kohë. Teknologjia MOS është baza për DRAM moderne. Në vitin 1966, Robert H. Dennard në Qendrën Kërkimore të IBM Thomas J. Watson po punonte mbi memorien MOS. Gjatë studimit të karakteristikave të teknologjisë MOS, ai zbuloi se ishte e mundur të ndërtoheshin kondensatorë dhe se ruajtja e një ngarkese ose mungesës së ngarkesës në kondensatorin MOS mund të përfaqësonte 1 dhe 0 të një biti ndërsa transistori MOS mund të kontrollonte shkrimin e ngarkesës në kondensator. Ky zhvillim çoi në krijimin e qelizës së tij të memories DRAM me një tranzistor. Në vitin 1967, Dennard depozitoi një patentë për një qelizë DRAM me një transistor të vetëm i cili ishte i bazuar në teknologjinë MOS. Kjo pastaj çoi në krijimin e çipit të parë komercial DRAM IC, Intel 1103 në tetor të vitit 1970.The DRAM memory of Robert Dennard  history-computer.com Memoria sinkrone dinamike me akses të rastësishëm (SDRAM) u prezantua më vonë me çipin Samsung KM48SL2000 në vitin 1992.
Termi memorie përdoret gjithashtu shpesh për t'iu referuar memories të qëndrueshme duke përfshirë memorien vetëm për lexim (ROM) përmes memories moderne flash. Memoria e programueshme vetëm për lexim (PROM) u shpik nga Wen Tsing Chow në 1956, ndërsa punonte për Divizionin Arma të Korporatës Amerikane Bosch Arma. Në vitin 1967, Dawon Kahng dhe Simon Sze nga Bell Labs propozuan që porta lundruese e një pajisjeje gjysmëpërçuese MOS mund të përdorej për qelizën e një ROM-i të riprogramueshëm, gjë që çoi në shpikjen e EPROM (PROM të fshirë) nga Dov Frohman nga Intel në vitin 1971.  EEPROM (PROM i fshirshëm elektrikisht) u zhvillua nga Yasuo Tarui, Yutaka Hayashi dhe Kiyoko Naga në Laboratorin Elektroteknik në vitin 1972. Memoria Flash u shpik nga Fujio Masuoka në Toshiba në fillim të viteve 1980.Fujio Masuoka, US Patent 4531203 Masuoka dhe kolegët paraqitën shpikjen e NOR flash në vitin 1984, dhe më pas NAND flash në 1987. Toshiba komercializoi memorien flash NAND në vitin 1987.

Zhvillimet në teknologji dhe ekonomitë e shkallës kanë bërë të mundur të ashtuquajturat kompjuterë me memorie shumë të madhe (VLM).

 Kategoritë e paqëndrueshmërisë 

 Memoria e paqëndrueshme 
parapamje| Module të ndryshme memorie që përmbajnë lloje të ndryshme DRAM (nga lart poshtë): DDR SDRAM, SDRAM, EDO DRAM dhe FPM DRAM
Memoria e paqëndrueshme është një lloj memorie kompjuterike që ka nevojë per furnizim me energji për të mbajtur informacionin e ruajtur. Shumica e memories moderne të paqëndrueshme gjysmëpërçuese janë ose RAM statike (SRAM) ose RAM dinamike (DRAM). DRAM dominon për memorien e sistemeve desktop. SRAM përdoret për cache-n e CPU-së. SRAM gjendet gjithashtu në sisteme të vogla të integruara që kërkojnë pak memorie.

SRAM mban përmbajtjen e tij për aq kohë që energjia është e lidhur dhe mund të përdorë një ndërfaqe më të thjeshtë, por zakonisht përdor gjashtë transistorë për bit. RAM-i dinamik është më i komplikuar për ndërlidhje dhe kontroll apo menaxhim, ka nevojë për cikle të rregullta rifreskimi për të shmangur humbjen e përmbajtjes së tij, por përdor vetëm një transistor dhe një kondensator për secilin bit, duke mundësuar që ai të arrijë densitete shumë më të larta dhe kosto shumë më të ulëta për bit.

 Memoria e qëndrueshme 

Memoria e qëndrueshme mund të ruajë informacionin e depozituar edhe kur nuk është i ndezur. Shembuj të memories të qëndrueshme përfshijnë memorien vetëm për lexim, memorien flash, shumicën e llojeve të pajisjeve të ruajtjes magnetike të kompjuterëve (p.sh. disqet e forta, disqe fleksibël dhe shiriti magnetik), disqet optike dhe metodat e hershme të ruajtjes së kompjuterit, si: daulle magnetike, shirit letre dhe kartat e perforuara.

Teknologjitë e memories të qëndrueshme në zhvillim përfshijnë RAM-in ferroelektrik, qelizën e programueshme të metalizimit, RAM magnetik me transferim të momentit të spin-it, SONOS, memorien rezistente me akses të rastësishëm, memorien e pistës së garave, Nano-RAM, 3D XPoint dhe memorien shumëkëmbësh.

 Memoria gjysmë e paqëndrueshme 
Një kategori e tretë e memories është gjysmë e paqëndrueshme. Ky term përdoret për të përshkruar një memorie që ka një jetëgjatësi të kufizuar dhe nuk është plotësisht e qëndrueshme pas heqjes së energjisë, por më pas të dhënat humbasin përfundimisht. Një qëllim i zakonshëm kur përdoret një memorie gjysmë të paqëndrueshme është të sigurohet performancë e lartë dhe qëndrueshmëri siç është e lidhur me kujtimet e paqëndrueshme, duke ofruar disa përfitime të memories jo të paqëndrueshme.

Për shembull, disa lloje memorie të qëndrueshme përjetojnë konsum kur shkruhen. Një qelizë e dëmtuar ka paqëndrueshmëri më të madhe, por ende vazhdon të funksionojë. Vendndodhjet e të dhënave që shkruhen shpesh mund të drejtohen për të perdorur qarqe të dëmtuara. Për aq kohë sa vendndodhja përditësohet brenda një periudhe të njohur ruajtje, të dhënat mbeten të vlefshme. Pas një periudhe kohe pa përditësim, vlera kopjohet në një qark më pak të dëmtuar me mbajtje më të gjatë. Shkrimi i parë në zonën e dëmtuar mundëson një shpejtësi më të lartë shkrimi duke shmangur konsumimin në qarqet e papërdorura.

Si një shembull tjetër, një STT-RAM mund të bëhet e qëndrueshme duke ndërtuar qeliza të mëdha, por duke bërë kështu rriten kostot për bit dhe kërkesat për energji dhe zvogëlohet shpejtësia e shkrimit. Përdorimi i qelizave të vogla përmirëson kostot, energjinë dhe shpejtësinë, por çon në një sjellje gjysmë të paqëndrueshme. Në disa aplikacione, paqëndrueshmëria e rritur mund të menaxhohet për të ofruar shumë përfitime të memories së qëndureshme, për shembull duke hequr energjinë por detyruar një zgjerim para se të humben të dhënat; ose duke mbajtur të dhënat e lexueshme dhe hedhur të dhënat e ruajtura nëse koha e fikjes së energjisë kalon pragun e memories së qëndrueshme.

Termi "gjysmë i paqëndrueshëm" përdoret gjithashtu për të përshkruar sjelljen gjysmë të paqëndrueshme të krijuar nga lloje të tjera memorjesh, si p.sh. nvSRAM, e cila bashkon SRAM dhe një memorie të qëndrueshme në të njëjtin çip, ku një sinjal i jashtëm kopjon informacionet nga memoria e paqëndrueshme në një memorie tjetër të qëndrueshme, por nëse ndodh ndërprerja e furnizimit me energji para se të ndodhë kopjimi, atëherë të dhënat humbasin. Një shembull tjetër është RAM-i i mbështetur nga bateria, i cili përdor një bateri të jashtme për të fuqizuar pajisjen e memories në rast humbje të energjisë së jashtme. Nëse energjia është e fikur për një periudhë të gjatë kohore, bateria mund të shterojë, duke çuar në humbjen e të dhënave.

 Menaxhimi 
Sigurimi i menaxhimi të saktë i memories është i domosdoshëm që një sistem kompjuterik të operojë siç duhet. Sistemet operative moderne kanë sisteme komplekse për të menaxhuar siç duhet memorien. Dështimi për ta bërë këtë mund të çojë në gabime ose performancë të ngadaltë.

 Gabimet 
Menaxhimi i pasaktë i memories është një arsye e zakonshme për gabime dhe dobësi të sigurisë, duke përfshirë llojet e mëposhtme:

 Një rrjedhje memorie ndodh kur një program kërkon memorie nga sistemi operativ dhe nuk e kthen kurrë memorien kur të përfundojë me të. Një program me këtë gabim gradualisht do të kërkojë gjithnjë e më shumë memorie derisa programi të dështojë pasi sistemi operativ mbaron.
 Një gabim segmentimi rezulton kur një program përpiqet të hyjë në memorie që nuk ka leje për të hyrë. Në përgjithësi, një program që e bën këtë do të ndërprehet nga sistemi operativ.
 Një tejmbushje buferi ndodh kur një program shkruan të dhëna në fund të hapësirës së tij të caktuar dhe më pas vazhdon të shkruajë të dhëna përtej kësaj në memorie që është ndarë për qëllime të tjera. Kjo mund të rezultojë në sjellje të çrregullt të programit, duke përfshirë gabimet e aksesit në kujtesë, rezultate të pasakta, një përplasje ose shkelje të sigurisë së sistemit. Kështu, ato janë baza e shumë dobësive të softuerit dhe mund të shfrytëzohen me qëllim të keq.

 Memoria virtuale 
Memoria virtuale është një sistem ku memoria fizike menaxhohet nga sistemi operativ, e cila ndodh zakonisht me ndihmën e një njësie të menaxhimit të memories, që është pjesë e shumë procesorëve modernë. Ajo e mundëson përdorimin e llojeve të shumta memorjeje. Për shembull, disa të dhëna mund të ruhen në RAM, ndërsa të dhëna tjera mund të ruhen në një disk të ngurte (p.sh. në një skedar shkëmbimi ), duke funksionuar si një zgjatim i hierarkisë së cache-it. Kjo ofron disa përfitime: programuesit nuk kanë më nevojë të shqetësohen për vendodhjen fizike e të dhënave të tyre ose për shqetësimin nëse kompjuteri i përdoruesit do të ketë memorie të mjaftueshme për përdorim. Sistemi operativ do të vendosë të dhënat që përdoren aktivisht në RAM, e cila është shumë më e shpejtë se disqet e ngurtë. Kur kapaciteti i RAM-it nuk është i mjaftueshm për të ekzekutuar të gjitha programet aktuale, mund të krijohet një situatë ku kompjuteri do të kalojë më shumë kohë duke transferuar të dhënat nga RAM-i në disk dhe mbrapa sesa për kryerjen e detyrave; kjo njihet si "rrahje" (thrashing).

 Memoria e mbrojtur 
Memoria e mbrojtur është një sistem ku çdo programi merr një hapësire memorjeje për t'u përdorur dhe nuk lejohet kalojë përtej atij kufiri. Nëse sistemi operativ zbulon se një program ka tentuar të modifikojë memorien që nuk i përket, programi mbyll (ose kufizohet ose ridrejtohet ndryshe). Në këtë mënyrë, vetëm programi që shkakton problem ndalett dhe programet e tjera nuk preken nga sjellja e gabuar (qoftë aksidentale apo e qëllimshme). Përdorimi i memories së mbrojtur përmirson ndjeshëm besueshmërinë dhe sigurinë e një sistemi kompjuterik.

Pa memorie të mbrojtur, është e mundur që një gabim në një program të ndryshojë memorien e përdorur nga një program tjetër. Kjo do të shkaktonte që programi tjetër të ekzekutohet me memorie të dëmtuar duke sjellur rezultate të cilat do të paparashikueshme. Nëse memoria e sistemit operativ është e dëmtuar, i gjithë sistemi kompjuterik mund të dështojë dhe të kerkojë rinisje. Ndonjëherë programet modifikojnë qëllimisht memorien e përdorur nga programet e tjera. Kjo bëhet nga viruse dhe malware për të komprometuar kompjuterët. Gjithashtu mund të përdoret në mënyrë të duhur nga programe të dëshirueshme që kanë për qëllim modifikimin e programeve tjera, siç janë korrigjues, për të futur pika ndërprerjeje ose grepa.

 Shihni gjithashtu 

 Gjeometria e memories
 Hierarkia e memories
 Organizimi i memories
 Regjistrat e procesorit ruajnë të dhënat, por normalisht nuk konsiderohen si memorie, pasi ruajnë vetëm një fjalë dhe nuk përfshijnë një mekanizëm adresimi.
 Memoria universale, memorie që kombinon kapacitet të madh dhe shpejtësi të lartë

 Shenime 

 Referime 

 Lexim të mëtejshëm 




Kategoria:Memorie kompjuterike
Kategoria:Elektronikë digjitale
Kategoria:MOSFET-e