حافظه RAM ، یك تراشه مدار مجتمع (IC) بوده كه از میلیون ها ترانزیستور و خازن تشكیل شده است .در اغلب حافظه ها با استفاده و بكارگیری یك خازن و یك ترانزیستور می توان یك سلول را ایجاد كرد. سلول فوق قادر به نگهداری یك بیت داده خواهد بود. خازن اطلاعات مربوط به بیت را كه یك یا صفر است ، در خود نگهداری خواهد كرد.عملكرد ترانزیستور مشابه یك سوییچ بوده كه امكان كنترل مدارات موجود بر روی تراشه حافظه را به منظور خواندن مقدار ذخیره شده در خازن یا تغییر وضعیت مربوط به آن ، فراهم می نماید. خازن مشابه یك ظرف ( سطل) بوده كه قادر به نگهداری الكترون ها است . به منظور ذخیره سازی مقدار" یك" در حافظه، ظرف فوق می بایست از الكترونها پر گردد. برای ذخیره سازی مقدار صفر، می بایست ظرف فوق خالی گردد.مسئله مهم در رابطه با خازن، نشت اطلاعات است ( وجود سوراخ در ظرف ) بدین ترتیب پس از گذشت چندین میلی ثانیه یك ظرف مملو از الكترون تخلیه می گردد. بنابراین به منظور اینكه حافظه بصورت پویا اطلاعات خود را نگهداری نماید ، می بایست پردازنده یا " كنترل كننده حافظه " قبل از تخلیه شدن خازن، مكلف به شارژ مجدد آن به منظور نگهداری مقدار "یك" باشند. بدین منظور كنترل كننده حافظه اطلاعات حافظه را خوانده و مجددا" اطلاعات را بازنویسی می نماید.عملیات فوق (Refresh)، هزاران مرتبه در یك ثانیه تكرار خواهد شد.علت نامگذاری DRAM بدین دلیل است كه این نوع حافظه ها مجبور به بازخوانی اطلاعات بصورت پویا خواهند بود. فرآیند تكراری " بازخوانی / بازنویسی اطلاعات" در این نوع حافظه ها باعث می شود كه زمان تلف و سرعت حافظه كند گردد.
سلول های حافظه بر روی یك تراشه سیلیكون و بصورت آرائه ای مشتمل از ستون ها ( خطوط بیت ) و سطرها ( خطوط كلمات) تشكیل می گردند. نقطه تلاقی یك سطر و ستون بیانگر آدرس سلول حافظه است .
حافظه های DRAM با ارسال یك شارژ به ستون مورد نظر باعث فعال شدن ترانزیستور در هر بیت ستون، خواهند شد.در زمان نوشتن خطوط سطر شامل وضعیتی خواهند شد كه خازن می بایست به آن وضعیت تبدیل گردد. در زمان خواندن Sense-amplifier ، سطح شارژ موجود در خازن را اندازه گیری می نماید. در صورتیكه سطح فوق بیش از پنجاه درصد باشد مقدار "یك" خوانده شده و در غیراینصورت مقدار "صفر" خوانده خواهد شد. مدت زمان انجام عملیات فوق بسیار كوتاه بوده و بر حسب نانوثانیه ( یك میلیاردم ثانیه ) اندازه گیری می گردد. تراشه حافظه ای كه دارای سرعت 70 نانوثانیه است ، 70 نانو ثانیه طول خواهد كشید تا عملیات خواندن و بازنویسی هر سلول را انجام دهد.
سلول های حافظه در صورتیكه از روش هائی بمنظور اخذ اطلاعات موجود در سلول ها استفاده ننمایند، به تنهائی فاقد ارزش خواهند بود. بنابراین لازم است سلول های حافظه دارای یك زیرساخت كامل حمایتی از مدارات خاص دیگر باشند.مدارات فوق عملیات زیر را انجام خواهند داد :
· مشخص نمودن هر سطر و ستون (انتخاب آدرس سطر و انتخاب آدرس ستون )
· نگهداری وضعیت بازخوانی و باز نویسی داده ها ( شمارنده )
· خواندن و برگرداندن سیگنال از یك سلول ( Sense amplifier)
· اعلام خبر به یك سلول كه می بایست شارژ گردد یا ضرورتی به شارژ وجود ندارد ( Write enable)
سایر عملیات مربوط به "كنترل كننده حافظه" شامل مواردی نظیر : مشخص نمودن نوع سرعت ، میزان حافظه و بررسی خطاء است .
حافظه های SRAM دارای یك تكنولوژی كاملا" متفاوت می باشند. در این نوع از حافظه ها از فلیپ فلاپ برای ذخیره سازی هر بیت حافظه استفاده می گردد. یك فلیپ فلاپ برای یك سلول حافظه، از چهار تا شش ترانزیستور استفاده می كند . حافظه های SRAM نیازمند بازخوانی / بازنویسی اطلاعات نخواهند بود، بنابراین سرعت این نوع از حافظه ها به مراتب از حافظه های DRAM بیشتر است .با توجه به اینكه حافظه های SRAM از بخش های متعددی تشكیل می گردد، فضای استفاده شده آنها بر روی یك تراشه به مراتب بیشتر از یك سلول حافظه از نوع DRAM خواهد بود. در چنین مواردی میزان حافظه بر روی یك تراشه كاهش پیدا كرده و همین امر می تواند باعث افزایش قیمت این نوع از حافظه ها گردد. بنابراین حافظه های SRAM سریع و گران و حافظه های DRAM ارزان و كند می باشند . با توجه به موضوع فوق ، از حافظه های SRAM به منظور افزایش سرعت پردازنده ( استفاده از Cache) و از حافظه های DRAM برای فضای حافظه RAM در كامپیوتر استفاده می گردد.
ما ژول های حافظه
تراشه های حافظه در كامییوترهای شخصی در آغاز از یك پیكربندی مبتنی بر Pin با نام (DIP(Dual line Package استفاده می كردند. این پیكربندی مبتنی بر پین، می توانست لحیم كاری درون حفره هائی برروی برداصلی كامپیوتر و یا اتصال به یك سوكت بوده كه خود به برد اصلی لحیم شده است .همزمان با افزایش حافظه ، تعداد تراشه های مورد نیاز، فضای زیادی از برد اصلی را اشغال می كردند.از روش فوق تا زمانیكه میزان حافظه حداكثر دو مگابایت بود ، استقاده می گردید.
راه حل مشكل فوق، استقرار تراشه های حافظه بهمراه تمام عناصر و اجزای حمایتی در یك برد مدار چاپی مجزا (Printed circut Board) بود. برد فوق در ادامه با استفاده از یك نوع خاص از كانكتور ( بانك حافظه ) به برد اصلی متصل می گردید. این نوع تراشه ها اغلب از یك پیكربندی pin با نام( Small Outline J-lead ) soj استفاده می كردند . برخی از تولیدكنندگان دیگر كه تعداد آنها اندك است از پیكربندی دیگری با نام Thin Small Outline Package )tsop) استفاده می نمایند. تفاوت اساسی بین این نوع پین های جدید و پیكربندی DIP اولیه در این است كه تراشه های SOJ و TSOR بصورت surface-mounted در PCB هستند. به عبارت دیگر پین ها مستقیما" به سطح برد لحیم خواهند شد . ( نه داخل حفره ها و یا سوكت ) .
تراشه ها ی حافظه از طریق كارت هائی كه " ماژول " نامیده می شوند قابل دستیابی و استفاده می باشند. شاید تاكنون با مشخصات یك سیستم كه میزان حافظه خود را بصورت 32 * 8 , یا 16 * 4 اعلام می نماید ، برخورده كرده باشید.اعداد فوق تعداد تراشه ها ضربدر ظرفیت هر یك از تراشه ها را كه بر حسب مگابیت اندازه گیری می گردند، نشان می دهد. به منظور محاسبه ظرفیت ، می توان با تقسیم نمودن آن بر هشت میزان مگابایت را بر روی هر ماژول مشخص كرد. مثلا" یك ماژول 32 * 4 ، بدین معنی است كه ماژول دارای چهار تراشه 32 مگابیتی است . با ضرب 4 در 32 عدد 128 ( مگابیت) بدست می آید . اگر عدد فوق را بر هشت تقسیم نمائیم به ظرفیت 16 مگابایت خواهیم رسید.
نوع برد و كانكتور استفاده شده در حافظه های RAM ، طی پنج سال اخیر تفاوت كرده است . نمونه های اولیه اغلب بصورت اختصاصی تولید می گردیدند . تولید كنندگان متفاوت كامپیوتر بردهای حافظه را بگونه ای طراحی می كردند كه صرفا" امكان استفاده از آنان در سیستم های خاصی وجود داشت . در ادامه SIMM (Single in-line memory ) مطرح گردید. این نوع از بردهای حافظه از 30 پین كانكتور استفاده كرده و طول آن حدود 3/5 اینچ و عرض آن یك اینچ بود ( یازده سانتیمتر در 2/5 سانتیمتر ) .در اغلب كامپیوترها می بایست بردهای SIMM بصورت زوج هائی كه دارای ظرفیت و سرعت یكسان باشند، استفاده گردد. علت این است كه پهنای گذرگاه داده بیشتر از یك SIMM است . مثلا" از دو SIMM هشت مگابایتی برای داشتن 16 مگابایت حافظه بر روی سیستم استفاده می گردد. هر SIMM قادر به ارسال هشت بیت داده در هر لحظه خواهد بود با توجه به این موضوع كه گذرگاه داده شانزده بیتی است از نصف پهنای باند استفاده شده و این امر منطقی به نظر نمی آید. در ادامه بردهای SIMM بزرگتر شده و دارای ابعاد 25 / 4 * 1 شدند( 11 سانتیمتر در 2/5 سانتیمتر ) و از 72 پین برای افزایش پهنای باند و امكان افزایش حافظه تا میزان 256 مگابایت بدست آمد.
