หน่วยความจำหลัก

หน่วยความจำหลัก (RAM) แรม

                RAM ย่อมาจาก (Random Access Memory) เป็นหน่วยความจำหลักที่จำเป็น หน่วยความจำ ชนิดนี้จะสามารถเก็บข้อมูลได้ เฉพาะเวลาที่มีกระแสไฟฟ้าหล่อเลี้ยงเท่านั้นเมื่อใดก็ตามที่ไม่มีกระแสไฟฟ้า มาเลี้ยง ข็อมูลที่อยู่ภายในหน่วยความจำชนิดจะหายไปทันที หน่วยควมจำแรม ทำหน้าที่เก็บชุดคำสั่งและข้อมูลที่ระบบคอมพิวเตอร์กำลังทำงานอยู่ด้วย ไม่ว่าจะเป็นการนำเข้าข้อมูล (Input) หรือ การนำออกข้อมูล (Output) โดยที่เนื้อที่ของหน่วยความจำหลักแบบแรมนี้ถูกแบ่งออกเป็น 4 ส่วน คือ

1. Input Storage Area เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลนำเข้าที่ได้รับมาจากหน่วยรับข้อมูลเข้าโดย ข้อมูลนี้จะถูกนำไปใช้ในการประมวลผลต่อไป

2. Working Storage Area เป็นส่วนที่เก็บข้อมูลที่อยู่ในระหว่างการประมวลผล

3. Output Storage Area เป็นส่วนที่เก็บผลลัพธ์ที่ได้จากการประมวลผล ตามความต้องการของผู้ใช้ เพื่อรอที่จะถูกส่งไปแสดงออก ยังหน่วยแสดงผลอื่นที่ผู้ใช้ต้องการ

4. Program Storage Area เป็นส่วนที่ใช้เก็บชุดคำสั่ง หรือโปรแกรมที่ผู้ใช้ต้องการจะส่งเข้ามา เพื่อใช้คอมพิวเตอร์ปฏิบัติตามคำสั่ง ชุดดังกล่าว หน่วยควบคุมจะทำหน้าที่ดึงคำสั่งจากส่วน นี้ไปที่ละคำสั่งเพื่อทำการแปลความหมาย ว่าคำสั่งนั้นสังให้ทำอะไร จากนั้นหน่วยควบคุม จะไปควบคุมฮาร์ดแวร์ที่ต้องการทำงานดังกล่าวให้ทำงานตามคำสั่งนั้นๆ

          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 timeเท่ากับ Read/Write cycle time (เวลาที่ในการส่งสัญญาณติดต่อ ว่าจะอ่าน/เขียนRAM) รวมกับ Access time และ Refresh time

                โดยทั่วไป RAM จะต้องทำการตอบสนอง CPU ได้ในเวลา 2 clock cycle หรือ2 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 RAMจะเห็นว่าใน การติดต่อกับ Memory 1 address จะใช้เวลา 1 cycle time ในการที่CPU ติดต่อ กับ Memory ในแต่ละครั้ง จะติดต่อเป็น block คือ หลาย Addressเรียงต่อกัน 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 ถ้าMemory 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 อยู่ในPage 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 SRAMความเร็วสูงก่อน เพราะ ไม่มีภาวะ WaitState โดยจะมีวงจร Cache controller ซึ่งเป็น ตัวจัดการ Cache โดยมันจะตัด บล็อกข้อมูลจาก main memory ประมาณบล็อกละ 2-4 KB มาใส่ไว้ใน Cache พอ CPU ติดต่อ Memory ก็จะมาดูใน Cacheก่อนว่ามีข้อมูลที่ต้องการหรือไม่ ถ้าไม่มีก็จะไปเอาจาก Main memory ความสำคัญของ Cache คือ การตัดบล็อกมาให้ถูกตามความต้องการของ CPU โดยCache 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

                การติดต่อสื่อสารเป็นการพูดคุยหรือส่งข่าวกันของมนุษย์ซึ่งอาจเป็นการแสดงออกด้วยท่าทาง การใช้ภาษาพูดหรือผ่านทางตัวอักษร โดยส่วนใหญ่เป็นการสื่อสารในระยะใกล้ ต่อมาเมื่อเทคโนโลยีก้าวหน้ามากขึ้นมีการพัฒนาอุปการณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับใช้ในการสื่อสาiทำให้สามารถสื่อสารได้ในระยะไกลและสะดวกรวดเร็วมากยิ่งขึ้น เช่น โทรเลข โทรศัพท์ และโทรสาร 

                สำหรับการติดต่อสื่อสารระหว่างเครื่องคอมพิวเตอร์หลายเครื่องในเวลาเดียวกันที่เรียกว่าระบบเครือข่าย (network) มีการพัฒนาให้ดีขึ้นเป็นลำดับ จากในอดีตการใช้งานคอมพิวเตอร์จะเป็นคอมพิวเตอร์ที่มีขนาดใหญ่เช่น เมนเฟรม การใช้งานจะมีการเชื่อมต่อไปยังเครื่องปลายทางหรือเทอร์มินัล (terminal) หลายเครื่อง ซึ่งถือว่าเป็นการติดต่อสื่อสารระหว่างคอมพิวเตอร์กับเทอร์มินัลในยุคแรก

                ต่อมามีการพัฒนาไมโครคอมพิวเตอร์หรือซีพี ซึ่งมีขนาดความสามารถในด้านความเร็วการทำงานสูงขึ้น และมีราคาต่ำลงมากเมื่อเทียบกับคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ ทำให้การใช้งานที่แพร่หลายมากยิ่งขึ้น และมีความต้องการที่จะเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์เหล่านั้นเข้าด้วยกัน นอกเหนือจากการเชื่อมต่อเทอร์มินัลเข้ากับคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ดังเช่นผ่านมา และได้มีการกำหนดฐานกลางที่ใช้ในการเชื่อมต่อคอมพิวเตอร์ที่มาจากผู้ผลิตต่างกัน ให้สามารถติดต่อถึงกันได้ เกิดการใช้งานระบบเครือข่ายที่ช่วยเพิ่มขีดความสามารถในการทำงาน เช่น การโอนถ่ายย้ายข้อมูลระหว่างกัน หรือการใช้ทรัพยากรร่วมกัน ทำให้เกิดความสะดวก และรวดเร็วในการใช้งานเพิ่มขึ้น 

                ลักษณะของเครือข่ายอาจเริ่มจากจุดเล็กๆ เช่น ระหว่างอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์บนแผงวงจรเดียวกัน ไปจนถึงระบบที่ทำงานร่วมกันในห้องทำงานในอาคาร ระหว่างอาคาร ระหว่างสถาบัน ระหว่างเมือง ระหว่างประเทศ 

                ปัจจุบันมีการใช้งานคอมพิวเตอร์เป็นอุปกรณ์ในการคำนวณและเก็บข้อมูล รวมถึงการสื่อสารข้อมูล การแลกเปลี่ยนข้อมูลข่าวสารต่างระหว่างคอมพิวเตอร์ เช่น ระบบสำนักงานอัตโนมัติ (Office Automation : OA) เป็นระบบงานที่ใช้คอมพิวเตอร์ ซอฟต์แวร์ประยุกต์ และระบบเครือข่ายช่วยในงานที่เกี่ยวกับเอกสาร การโอนย้ายแลกเปลี่ยนไฟล์ การควบคุมเอกสารและส่งเอกสารไปยังหน่วยต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง และการส่งอีเมล ผู้ใช้งานอาจอยู่-ภายในอาคารเดียวกันหรืออยู่คนละเมืองก็ได้ การส่งข้อมูลข่าวสารเช่นนี้ต้องอาศัยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หลายประเภทที่สามารถเชื่อมต่อและทำงานร่วมกัน โดยผ่านสื่อกลางในการส่งผ่านข้อมูล ซึ่งผู้เรียนจะได้ศึกษาต่อไป นอกจากนี้ยังมีการกระจายฐานข้อมูลความรู้ต่างๆ ไว้ผ่านระบบเครือข่าย เช่น ฐานข้อมูลเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อม งานวิจัย เศรษฐกิจ และสินค้าต่างๆ ในสถานศึกษาอาจจะมีข้อมูลที่เกี่ยวกับหนังสือและตำราวิชาการ หากผู้ใช้ต้องการข้อมูลใดก็สามารถติดต่อผ่านเครือข่ายสื่อสารด้วยคอมพิวเตอร์มายังศูนย์บริการข้อมูลนั้น ทำให้การได้รับข้อมูลเป็นไปอย่างสะดวกรวดเร็ว 

               การสื่อสารข้อมูลและเครือข่ายคอมพิวเตอร์ก่อให้เกิดประโยชน์ ดังนี้ 

1. ความสะดวกในการแบ่งปันข้อมูล ปัจจุบันมีข้อมูลจำนวนมากสามารถถูกส่งผ่านเครือข่ายการสื่อสารได้อย่างมีประสิทธิภาพและรวดเร็ว เช่น การส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายโทรศัพท์ระบบ ดีเอสแอล ( Digital Subscriber Line DSL ) ถ้าส่งด้วยอัตราเร็ว 2 Mbps หรือประมาณ 256 kB/s จะส่งข้อมูลจำนวน 200หน้าได้ในเวลาน้อยกว่า 10 วินาที 

2. ความถูกต้องของข้อมูล การรับส่งข้อมูลระหว่างคอมพิวเตอร์ผ่านเครือข่ายการสื่อสารเป็นการส่งแบบดิจิทัล ซึ่งระบบการสื่อสารจะมีการตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูลที่ส่งและแก้ไขข้อมูลที่ผิดพลาดให้ถูกต้องได้โดยอัตโนมัติ ดังนั้น การสื่อสารข้อมูลจึงมีความเชื่อถือสูง 

3.  ความเร็วในการรับส่งข้อมูล การใช้คอมพิวเตอร์ในการส่งข้อมูล หรือ ค้นคว้าข้อมูลจากฐานข้อมูลขนาดใหญ่ทำได้รวดเร็ว เนื่องจากสัญญาณทางไฟฟ้าเดินทางด้วยความเร็วใกล้เคียงความเร็วแสง เช่น การดูภาพยนตร์ หรือรายการโทรทัศน์ผ่านอินเทอร์เน็ต การตรวจสอบหรือการจองที่นั่งของสายการบินสามารถทำได้ทันที 

4. การประหยัดค่าใช้จ่ายในการสื่อสารข้อมูล การรับและส่งข้อมูลผ่านเครือข่ายการสื่อสารสามารถทำได้ในราคาถูกกว่าการสื่อสารแบบอื่น เช่น การใช้งานโทรศัพท์โดยผ่านอินเทอร์เน็ตหรือที่เรียกว่า วอยซ์โอเวอร์ไอพี ( Voice over IP : VoIP ) จะมีค่าใช้จ่ายต่ำกว่าการใช้งานโทรศัพท์โดยผ่านระบบโทรศัพท์พื้นฐาน หรือการใช้อีเมลส่งข้องมูลหรือเอกสารในรูปแบบอีเล็กทรอนิกส์จะมีค่าใช้จ่ายต่ำกว่า และรวดเร็วกว่าการส่งเอกสารแบบวิธีอื่น 

5. ความสะดวกในการแบ่งปันทรัพยากร ในองค์กรสามารถใช้อุปกรณ์สารสนเทศร่วมกันได้โดยไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายติดตั้งอุปกรณ์ให้กับทุกเครื่อง เช่น เครื่องพิมพ์ นอกจากนี้ยังสามารถให้โปรแกรมและข้อมูลร่วมกันได้ โดยจัดเก็บโปรแกรมและข้อมูลเหล่านั้นไว้ที่แหล่งเก็บข้อมูลที่เป็นศูนย์กลาง เช่น เครื่องบริการไฟล์ ( file server ) เป็นต้น 

6. ความสะดวกในการประสารงาน ในองค์กรที่มีหน่วยงานย่อยหลายแห่งที่อยู่ห่างไกลกันสามารถทำงานประสานกันผ่านระบบอินเทอร์เน็ต เช่น การประชุมทางไกล และการแก้ไขเอกสารร่วมกันผ่านระบบเครือข่าย 

7. ขยายบริการองค์กร เครือข่ายคอมพิวเตอร์ทำให้องค์กรสามารถกระจายทำการไปตามจุดต่างๆ ที่ต้องการให้บริการ เช่น ธนาคารที่มีสาขาทั่วประเทศ สามารถถอนเงินได้จากตู้เอทีเอ็ม หรือฝากเงินได้ตามตู้เอทีเอ็ม เป็นต้น 

8. การสร้างบริการรูปแบบใหม่บนเครือข่าย การให้บริการต่างๆ ผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ทำให้ผู้ใช้สามารถเข้าใช้บริการได้ทุกที่ทุกเวลา เช่น การซื้อสินค้าผ่านร้านค้าออนไลน์ ซึ่งเป็นบริการแบบหนึ่งของพาณิชย์อิเล็กทรอนิคส์ ( e – commerce ) และการรับชำระสินค้า ค่าสาธารณูปโภคผ่านจุดรับชำระแบบออนไลน์ ที่เรียกว่าเคาน์เตอร์เซอร์วิส ( counter service )