🟦Memory Architecture

หลายคนคงคุ้นเคยกับ Memory ที่เราใช้กันอยู่ทุกวัน ซึ่งเป็นส่วนประกอบหนึ่งของคอมพิวเตอร์ ประกอบไปด้วย หน่วยความจำหลัก ( Primary Memory ) ได้แก่ RAM, ROM และหน่วยความจำสำรอง ( Secondary Memory ) ซึ่งใช้ไฟฟ้าในการบันทึกข้อมูล

Memory Hierarchy

โดยปกติระบบต้องการ Memory ที่มีขนาดใหญ่ มีความเร็วสูง และมีราคาถูก แต่ปัญหาอยู่ที่ Memory ที่มีความเร็วสูงนั้นย่อมมีราคาแพงตามไปด้วย จึงได้มีการแบ่ง Memory Hierarchy ออกเป็น 6 Level โดยจะเรียงตั้งแต่ Base ซึ่งมีราคาถูก มีขนาดใหญ่ และมีความเร็วต่ำ ไปจนถึงความเร็วสูงอย่าง Register และนอกจากนี้ยังแบ่งโดยใช้เกณฑ์กระแสไฟฟ้า Volatile Memory เข้าถึงข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว แต่ข้อมูลจะหายไปเมื่อปิดเครื่อง และ Non-Volatile Memory เข้าถึงข้อมูลได้ช้ากว่า แต่ข้อมูลจะไม่หายไปหลังปิดเครื่อง

Persistent Memory

ทั้ง Volatile Memory และ Non-Volatile Memory ต่างก็มีข้อดีข้อเสียกันคนละอย่าง จึงมีการนำข้อดีของทั้งสองมารวมไว้ด้วยกันเป็น Persistent Memory ที่มีคุณสมบัติเป็น Non-Volatile Memory ข้อมูลไม่หายไปหลังปิดเครื่อง แต่ก็ยังสามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างรวดเร็ว เหมาะกับงานที่มีการอ่านเขียนข้อมูลบนฐานข้อมูลอย่าง Oracle Database จะต่างกับ Cache Memory ที่ข้อมูลจะหายไปเมื่อดับเครื่อง

RAM vs ROM

ทั้ง Read Access Memory ( RAM ) และ Read Only Memory ( ROM ) ต่างก็เป็น Memory ที่อยู่ภายในคอมพิวเตอร์ ต่างกันตรงที่ RAM เป็นหน่วยความจำชั่วคราว สามารถ Read / Write ได้ อีกทั้งยังต้องใช้ไฟฟ้าตลอดเวลาเพื่อไม่ให้ข้อมูลหาย ( Volatile ) และมีขนาดได้ตั้งแต่ 64 MB ถึง 4 GB ส่วน ROM เป็นหน่วยความจำถาวร สามารถ Read ได้อย่างเดียว อีกทั้งยังไม่จำเป็นต้องใช้ไฟฟ้าตลอดเวลา ( Non-Volatile ) จึงใช้เก็บข้อมูลพวก Bios และมีขนาดเล็กว่า RAM ทำให้ราคา ROM จึงถูกกว่า RAM

32 Bit vs 64 Bit

Processor ถูกออกแบบมาให้สามารถจัดการกับข้อมูล แต่ละระบบก็มีความแตกต่างกัน ขนาดของ Word แตกต่างกัน หากเป็น Processor รุ่นแรก ๆ 1 Word จะใช้ 16 Bit สามารถเข้าถึงหน่วยความจำได้ไม่เกิน 64 KB ถัดมาในยุค 90 จะใช้ 32 Bit สามารถเข้าถึงหน่วยความจำได้ไม่เกิน 4 GB ปัจจุบันจะใช้ 64 Bit สามารถเข้าถึงหน่วยความจำได้มากกว่า 4 GB สูงสุดถึง 18.4 EB ทำให้สามารถจัดการกับปริมาณข้อมูลที่มากขึ้น การประมวลผลข้อมูลขนาดใหญ่ ซึ่ง Memory ก็ต้องออกแบบมาให้ทำงานร่วมกับ Processor ด้วยเช่นเดียวกัน

Memory Process

เมื่อ CPU มีการเรียกข้อมูลที่อยู่บน Memory จะตรวจสอบว่ามี Word อยู่ใน Cache หรือไม่ ถ้ามีจะเรียกว่า ( Hit ) ถ้าไม่มีจะเรียกว่า ( Miss ) ก็จะไปหาใน Block บน Memory โดย Block จะมีขนาดเป็นจำนวนเท่าของ Word หลังจากนั้น Memory จะ Transfer Data Block กลับไปให้ CPU พร้อมทั้งเก็บไว้ใน Cache ระหว่าง Disk กับ Memory ก็ถือเป็นการทำ Cache อย่างหนึ่งเรียกว่า Virtual Memory

Cache Memory vs Virtual Memory

ทั้งสองตัวต่างเป็น Memory เหมือนกัน ถูกสร้างมาเพื่อถลายข้อจำกัดของ Memory โดย Cache Memory ช่วยลดระยะเวลาในการเข้าถึงข้อมูล ( Access Time ) โดยทำการ Copy Data ที่ถูกใช้ไปเมื่อไม่นาน ทำให้สามารถเข้าถึงข้อมูลได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้อง Access Disk ส่วน Virtual Memory ช่วยให้สามารถรันโปรแกรมที่มีขนาดใหญ่กว่า Main Memory ได้ หรือโปรแกรมที่ใช้ Address มากกว่า 4 GB ใน Processor แบบ 32 Bit โดยอาศัยการ Mapping ระหว่าง Virtual Address กับ Physical Address

อ่านเพิ่มเติม : https://bit.ly/3vdwgrP