Μνήμη του υπολογιστή

Η μνήμη του υπολογιστή είναι ένας χώρος προσωρινής αποθήκευσης. Περιέχει τα δεδομένα και τις εντολές που χρειάζεται η Κεντρική Μονάδα Επεξεργασίας (ΚΜΕ). Πριν από την εκτέλεση ενός προγράμματος, το πρόγραμμα φορτώνεται από την αποθήκευση στη μνήμη. Αυτό επιτρέπει στην ΚΜΕ την άμεση πρόσβαση στο πρόγραμμα του υπολογιστή. Η μνήμη είναι απαραίτητη σε όλους τους υπολογιστές.

Ο υπολογιστής είναι συνήθως μια δυαδική ψηφιακή ηλεκτρονική συσκευή. Δυαδική σημαίνει ότι έχει μόνο δύο καταστάσεις. On ή Off. Μηδέν ή ένα. Σε έναν δυαδικό ψηφιακό υπολογιστή χρησιμοποιούνται τρανζίστορ για την ενεργοποίηση και την απενεργοποίηση της ηλεκτρικής ενέργειας. Η μνήμη του υπολογιστή αποτελείται από πολλά τρανζίστορ.

Κάθε ρύθμιση ενεργοποίησης/απενεργοποίησης στη μνήμη του υπολογιστή ονομάζεται δυαδικό ψηφίο ή bit. Μια ομάδα οκτώ ψηφίων ονομάζεται byte. Ένα byte αποτελείται από δύο nibbles των τεσσάρων bits το καθένα. Οι επιστήμονες της πληροφορικής επινόησαν τις λέξεις bit και byte. Η λέξη bit είναι η συντομογραφία του δυαδικού ψηφίου. Παίρνει το bi από το δυαδικό και προσθέτει το t από το ψηφίο. Μια συλλογή από bits ονομάστηκε bite. Οι επιστήμονες των υπολογιστών άλλαξαν την ορθογραφία σε byte για να αποφύγουν τη σύγχυση. Όταν οι επιστήμονες των υπολογιστών χρειάστηκαν μια λέξη για μισό byte, σκέφτηκαν ότι το nibble, όπως μισή μπουκιά, θα ήταν μια διασκεδαστική λέξη για να επιλέξουν.

Χαρακτήρες στη μνήμη

Ένα byte μνήμης χρησιμοποιείται για την αποθήκευση ενός κωδικού που αντιπροσωπεύει έναν χαρακτήρα, όπως έναν αριθμό, ένα γράμμα ή ένα σύμβολο. Οκτώ bit μπορούν να αποθηκεύσουν 256 διαφορετικούς κώδικες. Αυτό θεωρήθηκε αρκετό και το byte καθιερώθηκε στα οκτώ bit. Αυτό επιτρέπει τα δέκα δεκαδικά ψηφία, 26 πεζά γράμματα, 26 κεφαλαία γράμματα και πολλά σύμβολα. Οι πρώτοι υπολογιστές χρησιμοποιούσαν έξι bits σε ένα byte. Αυτό τους έδινε 64 διαφορετικούς κώδικες. Αυτοί οι υπολογιστές δεν είχαν πεζά γράμματα.

Οι επιστήμονες πληροφορικής έπρεπε να συμφωνήσουν για το ποιος κώδικας θα αντιπροσώπευε κάθε χαρακτήρα. Οι περισσότεροι σύγχρονοι υπολογιστές χρησιμοποιούν τον ASCII, τον Αμερικανικό Πρότυπο Κώδικα Ανταλλαγής Πληροφοριών. Στον ASCII κάθε κώδικας αποτελείται από οκτώ bit - οποιοσδήποτε συνδυασμός 0 και 1 - και σχηματίζει έναν χαρακτήρα. Το γράμμα Α συμβολίζεται με τον κωδικό 01000001.

Οι σύγχρονοι υπολογιστές χρειάζονται περισσότερους από 256 διαφορετικούς χαρακτήρες για να μπορέσουν να καλύψουν όλους τους διαφορετικούς χαρακτήρες σε όλες τις γλώσσες του κόσμου. Ένα άλλο σύστημα κωδικοποίησης που ονομάζεται Unicode επιτρέπει 1.112.064 διαφορετικούς χαρακτήρες χρησιμοποιώντας από ένα έως τέσσερα bytes για κάθε χαρακτήρα.

Διεύθυνση μνήμης

Η CPU του υπολογιστή μπορεί να έχει πρόσβαση σε κάθε μεμονωμένο byte. Χρησιμοποιεί μια διεύθυνση για κάθε byte. Οι διευθύνσεις μνήμης του υπολογιστή ξεκινούν από το μηδέν και φτάνουν μέχρι τον μεγαλύτερο αριθμό που μπορεί να χρησιμοποιήσει ο υπολογιστής. Οι παλαιότεροι υπολογιστές ήταν περιορισμένοι στο πόση μνήμη μπορούσαν να διευθυνσιοδοτήσουν. Οι υπολογιστές 32-bit μπορούν να απευθύνονται σε μνήμη έως και 4GB. Οι σύγχρονοι υπολογιστές χρησιμοποιούν 64 bit και μπορούν να απευθύνονται σε μνήμη έως και 18.446.744.073.709.551.616 bytes = 16 exabytes μνήμης.

Οι αριθμοί που χρησιμοποιούν οι υπολογιστές μπορούν να γίνουν πολύ μεγάλοι. Για να γίνει ευκολότερο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η μονάδα K (για kilobyte) ή Ki (για kibibyte). Στη μνήμη των υπολογιστών οι αριθμοί είναι δυνάμεις του δύο. Ένα Kibibyte είναι δύο στη δύναμη του 10, δηλαδή 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 και γράφεται ως 2 ¹⁰= 1024 bytes. Για παράδειγμα, 64 Kibibytes, που γράφονται ως 64KiB ή 64KB, μνήμης αντιστοιχούν σε 65.536 bytes (1.024 × 64 = 65.536). Για μεγαλύτερες χωρητικότητες μνήμης, χρησιμοποιούνται οι μονάδες megabyte (MB) ή mebibyte (MiB) και gigabyte (GB) ή gibibyte (GiB). Ένα megabyte μνήμης υπολογιστή σημαίνει 2 ²⁰bytes ή 1024KB, δηλαδή 1.048.576 bytes. Ένα gibibyte σημαίνει 2 ³⁰bytes ή 1024MB.

Οι αριθμοί είναι πολλαπλάσια του δύο. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο ένα kilobyte μνήμης είναι 1024 bytes και όχι 1000 όπως θα συνέβαινε στην περίπτωση του χιλιόγραμμου. Για να προσπαθήσει να αποφύγει αυτή τη σύγχυση, η Διεθνής Ηλεκτροτεχνική Επιτροπή (IEC) χρησιμοποιεί τα ονόματα kibibyte, mebibyte και gibibyte για τις δυαδικές δυνάμεις. Χρησιμοποιούν τα kilobyte, megabyte και gigabyte για τις δυνάμεις του 10. Το Κοινό Συμβούλιο Τεχνολογίας Ηλεκτρονικών Συσκευών (JEDEC) έχει διατηρήσει τις παλαιότερες ονομασίες. Για να γίνει χειρότερο, τα μεγέθη των αποθηκευτικών μέσων των υπολογιστών, όπως οι σκληροί δίσκοι (HDD), μετρώνται σε δυνάμεις του δέκα. Έτσι, ένας δίσκος 500GB είναι 500 x 1000 x 1000 x 1000 x 1000 bytes. Αυτό είναι πολύ λιγότερο από τα 500GB μνήμης που είναι 500 x 1024 x 1024 x 1024 x1024. Οι περισσότεροι επιστήμονες πληροφορικής εξακολουθούν να χρησιμοποιούν τα παλιά ονόματα και πρέπει να θυμούνται ότι οι μονάδες είναι διαφορετικές όταν μιλούν για μνήμη και συσκευές αποθήκευσης.

Μνήμη μόνο για ανάγνωση

Υπάρχουν ορισμένα προγράμματα και οδηγίες που ο υπολογιστής θα χρειάζεται πάντα. Η μνήμη μόνο για ανάγνωση (ROM) είναι η μόνιμη μνήμη που χρησιμοποιείται για την αποθήκευση αυτών των σημαντικών προγραμμάτων ελέγχου και του λογισμικού συστημάτων για την εκτέλεση λειτουργιών όπως η εκκίνηση ή η έναρξη προγραμμάτων. Η ROM είναι μη πτητική. Αυτό σημαίνει ότι τα περιεχόμενά της δεν χάνονται όταν απενεργοποιείται το ρεύμα. Τα περιεχόμενά της εγγράφονται όταν κατασκευάζεται ο υπολογιστής, αλλά στους σύγχρονους υπολογιστές, ο χρήστης μπορεί να αλλάξει τα περιεχόμενα χρησιμοποιώντας ειδικό λογισμικό.

Μνήμη τυχαίας προσπέλασης

Η μνήμη τυχαίας προσπέλασης (RAM) χρησιμοποιείται ως μνήμη εργασίας ενός συστήματος υπολογιστή. Αποθηκεύει προσωρινά δεδομένα εισόδου, ενδιάμεσα αποτελέσματα, προγράμματα και άλλες πληροφορίες. Μπορεί να διαβαστεί ή/και να γραφτεί. Συνήθως είναι πτητική, πράγμα που σημαίνει ότι όλα τα δεδομένα χάνονται όταν απενεργοποιείται η τροφοδοσία. Στις περισσότερες περιπτώσεις φορτώνεται ξανά από τον σκληρό δίσκο που χρησιμοποιείται ως χώρος αποθήκευσης δεδομένων.

Μη πτητική μνήμη

Η μη πτητική μνήμη είναι η μνήμη του υπολογιστή που διατηρεί τις αποθηκευμένες πληροφορίες όταν δεν τροφοδοτείται με ρεύμα.
Παραδείγματα μη πτητικής μνήμης περιλαμβάνουν:

μνήμη μόνο για ανάγνωση
μνήμη flash

Μερικές φορές μπορεί να αναφέρεται στην αποθήκευση στον υπολογιστή. Αυτές είναι πάντα μη πτητικές.
Παραδείγματα περιλαμβάνουν:

Συσκευές στερεάς κατάστασης που χρησιμοποιούν μνήμη flash, όπως οι δίσκοι στερεάς κατάστασης (SSD) και οι δίσκοι flash USB.
Μαγνητικές συσκευές αποθήκευσης υπολογιστών, όπως σκληροί δίσκοι (HDD), δισκέτες και μαγνητική ταινία
οπτικούς δίσκους όπως CD-ROM, DVD-ROM και Blu-ray
αποθήκευση χαρτιού, όπως χαρτοταινία και διάτρητες κάρτες

Οι δίσκοι στερεάς κατάστασης είναι ένα παράδειγμα μη πτητικής αποθήκευσης.

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Q: Τι είναι η μνήμη των υπολογιστών;

A: Η μνήμη του υπολογιστή είναι μια περιοχή προσωρινής αποθήκευσης που περιέχει δεδομένα και εντολές για την πρόσβαση της Κεντρικής Μονάδας Επεξεργασίας (CPU).

Ερ: Πώς εκτελείται ένα πρόγραμμα;

Α: Πριν εκτελεστεί ένα πρόγραμμα, πρέπει να φορτωθεί από τον αποθηκευτικό χώρο στη μνήμη, ώστε η ΚΜΕ να έχει άμεση πρόσβαση σε αυτό.

Ε: Τι είναι η δυαδική ψηφιακή ηλεκτρονική;

Α: Τα δυαδικά ψηφιακά ηλεκτρονικά είναι όταν χρησιμοποιούνται τρανζίστορ για την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση της ηλεκτρικής ενέργειας σε έναν υπολογιστή, δημιουργώντας δύο καταστάσεις - Ενεργό ή Απενεργοποιημένο, Μηδέν ή Ένα.

Ε: Τι είναι τα bits και τα bytes;

Α: Μια μεμονωμένη ρύθμιση ενεργοποίησης/απενεργοποίησης στη μνήμη του υπολογιστή ονομάζεται δυαδικό ψηφίο ή bit. Μια ομάδα από οκτώ bits ονομάζεται byte.

Ε: Από πού προέρχονται οι λέξεις bit και byte;

Α: Οι λέξεις bit και byte επινοήθηκαν από τους επιστήμονες πληροφορικής - το "bit" προέρχεται από το συνδυασμό του "bi" από το δυαδικό με το "t" από το ψηφίο, ενώ το "byte" άλλαξε από το "bite" για να αποφευχθεί η σύγχυση.

Ερ: Τι είναι το nibble;

A: Ένα nibble είναι το μισό ενός byte, που αποτελείται από τέσσερα bits το καθένα. Ονομάστηκε έτσι επειδή θεωρήθηκε ότι είναι το μισό μιας μπουκιάς.

Ε: Ποιος επινόησε τη λέξη nibble;

Α: Η λέξη nibble δημιουργήθηκε από επιστήμονες πληροφορικής όταν χρειάζονταν έναν κατάλληλο όρο για το μισό ενός byte.