معرفی انواع حافظه کامپیوتر

ذخیره اطلاعات در دنیای دیجیتالی امروز، در انواع حافظه کامپیوتر دغدغه مهمی است که تمامی کاربران سیستم ها در فکر آن هستند.

با توجه به نوع دیتا و مکان و زمان نیاز به استفاده از آن، حافظه ها به مرور با ساختارهای متفاوتی عرضه شدند که
آشنایی با هر یک از آن ها برای انتخاب نوع صحیح و مناسب نیاز یک ضرورت است.

در این مقاله می خواهیم به زبان ساده با انواع مهم و اصلی حافظه کامپیوتر آشنا شویم.

همراه ما باشید.

1# حافظه کامپیوتر چیست؟

همان طور که می دانید، به هر دستگاه یا سیستمی که بتواند اطلاعات را درون خود نگهداری کند، حافظه می گویند.

استفاده از حافظه تنها به کامپیوتر محدود نمی شود و
در دستگاه های مختلفی مانند رادیو، تلفن، تلویزیون، دستگاه دیجیتال و سایر موارد از این دست هم از حافظه استفاده می شود.

حافظه کامپیوتر که در واقع اسم انگلیسی آن Memory است در سیستم های رایانه ای بعد از CPU نقشی اصلی را ایفا می کند.

اما انواع حافظه کامپیوتر چه مواردی هستند؟

کامپیوترها چند نوع حافظه مختلف دارند که در این مطلب تصمیم داریم به معرفی این حافظه ها، تفاوت آن ها با یکدیگر و مزایای آن ها صحبت کنیم.

2# کاربرد انواع حافظه کامپیوتر

برخی از حافظه های کامپیوتر به این دلیل طراحی می شوند که سرعت بالایی داشته باشند.

این موضوع یعنی پردازنده اصلی، به کلیه اطلاعات موجود در این حافظه دسترسی کامل دارد.

یکی دیگر از انواع حافظه کامپیوتر با هزینه و همچنین سرعت پایین تری طراحی می شود.

از این رو چنین حافظه هایی می توانند حجم بسیار زیادی از داده را در خود جای داده و به نوعی ذخیره کنند.

تفاوت دیگری که در حافظه های کامپیوتر وجود دارد، به انواع غیرفرار مربوط می شود.

این موضوع یعنی حافظه های غیرفرار می توانند اطلاعات را حتی در شرایطی که برق قطع شده باشد هم ذخیره کنند.

نوع دیگر حافظه های فرار نام دارند.

این مورد از انواع حافظه کامپیوتر به طور معمول به سرعت بالایی دارند؛ اما کلیه اطلاعات آن بعد از قطعی برق، از بین خواهد رفت.

در واقع بعد از روشن شدن مجدد دستگاه این حافظه دوباره شروع به ذخیره اطلاعات خواهد کرد.

یک سیستم کامپیوتری به شکلی ساخته و طراحی می شود که از هر دو نوع حافظه یا همان Memory استفاده کند و
پیکربندی دقیق آن هم می تواند دلیل اصلی پردازش سریع داده ها و نیز هزینه اندک برای فرآیند ذخیره سازی دائمی اطلاعات شود.

3# انواع حافظه کامپیوتر

انواع حافظه کامپیوتر بسیار متنوع هستند؛ ولی یکی از مهم ترین دسته بندی هایی که برای آن ها انجام می شود، دو گروه انواع حافظه کامپیوتر اولیه و ثانویه می باشد.

این دو نوع حافظه از نظر عملکرد، سرعت و نوع ذخیره سازی داده ها تفاوت های اساسی دارند.

در ادامه مطلب توضیحات بیشتری در خصوص حافظه های اولیه و ثانویه بیان خواهد شد.

1-3# انواع حافظه کامپیوتر اولیه (Primary Memory)

حافظه اولیه به حافظه هایی اطلاق می شود که مستقیماً توسط پردازنده برای دسترسی به داده ها و برنامه ها استفاده می شوند.

حافظه اولیه معمولاً بسیار سریع تر از حافظه ثانویه است.

این سرعت بالا به پردازنده این امکان را می دهد تا به سرعت به داده ها و دستورالعمل ها دسترسی پیدا کند و عملیات را سریع تر انجام دهد.

این حافظه به صورت تصادفی قابل دسترسی است، به این معنا که پردازنده می تواند به هر بخش از حافظه بدون نیاز به خواندن داده ها به ترتیب دسترسی پیدا کند.

داده های موجود در حافظه اولیه، به خصوص RAM، پس از خاموش شدن سیستم از بین می روند.

به همین دلیل، برای ذخیره سازی دائمی اطلاعات مناسب نیستند.

حافظه اصلی معمولاً ظرفیت کمتری نسبت به حافظه ثانویه دارد.

به عنوان مثال، در حالی که یک سیستم ممکن است چند گیگابایت RAM داشته باشد، حافظه های ثانویه می توانند ظرفیت های چند ترابایتی داشته باشند.

این دسته بندی از انواع حافظه کامپیوتر شامل دو نوع حافظه RAM (حافظه دسترسی تصادفی) و ROM (حافظه فقط خواندنی) است.

RAM برای ذخیره سازی موقت داده ها و برنامه ها در حین اجرای آن ها استفاده می شود، درحالیکه ROM برای ذخیره سازی اطلاعات دائمی و غیرقابل تغییر استفاده می شود.

در ادامه این دو نوع حافظه را بیشتر بررسی می کنیم.

1) حافظه RAM

RAM مخفف عبارت Random Access Memory هست.

اغلب مردم بر این باور هستند که وظیفه RAM تنها بالا بردن سرعت سیستم کامپیوتر و همچنین اجرای برنامه ها می باشد؛
اما باید بگوییم که به هیچ عنوان این گونه نیست.

RAM از داده هایی تشکیل می شود که به طور کاملا تصادفی ذخیره شده اند و دسترسی به این اطلاعات نیز به طور تصادفی می باشد.

نکته مهم در رابطه با این نوع از حافظه کامپیوتر، سرعت بسیار خوب در خواندن و نوشتن اطلاعات است؛
اما باید به این مورد هم توجه داشت که داده های حافظه RAM فرار هستند و قیمت بالایی هم برای خرید این حافظه باید پرداخت کنید.

با توجه به این موضوع، در کامپیوترها از ترکیب حافظه ثانویه و حافظه اصلی استفاده می شود.

حافظه RAM در اصل یک حافظه موقت است و برای نگهداری داده هایی استفاده می شود که واحد پردازنده اصلی، در حال پردازش آن ها می باشد.

جالب است بدانید که کلیه برنامه های کامپیوتر جهت اجراشدن بایستی بر روی حافظه RAM قرار بگیرند.

با توجه به این موضوع در برخی از مواقع از RAM با نام حافظه کاری نیز نام برده می شود.

دسترسی با داده های حافظه RAM ربطی به محل قرارگیری آن ندارد.

به علاوه با توجه به فرار بودن داده های RAM، با قطع شدن برق کلیه محتواهای این حافظه از بین خواهند رفت.

2) حافظه ROM

یکی دیگر از انواع حافظه کامپیوتر حافظه ROM است.

این کلمه در واقع مخفف عبارت Read Only Memory می باشد.

با توجه به نام این حافظه می توان فهمید که تنها توانایی خواندن اطلاعات را دارد و نمی توان اطلاعات را در حافظه ROM نوشت.

در ضمن این حافظه از سرعت بسیار بالایی برخوردار است و بر روی مادربورد و در نزدیکی پردازنده نصب می شوند.

حافظه ROM به غیر از کاربرد برای کامپیوترهای خانگی، در دستگاه های الکترونیکی متعددی کاربرد داشته و استفاده می شود.

حافظه ROM را با اسم سیستم خروجی و ورودی پایه یا اولیه یا همان  Basic Input Output System) BIOS) نیز می شناسند.

یکی از مزیت های حافظه ROM این است که از نوع غیرفرار می باشد و اطلاعاتی که در آن قرار دارد، بعد از قطع شدن برق هم سر جای خود باقی خواهند ماند.

به عنوان مثال زمانی که سیستم کامپیوتر شما خاموش شود، داده ها به هیچ عنوان از آن خارج نمی شوند.

این مورد از انواع حافظه کامپیوتر شباهت بسیار زیادی به حافظه ثانویه داشته و از آن می توان جهت ذخیره طولانی مدت داده ها استفاده نمود.

2-3# انواع حافظه کامپیوتر ثانویه (Secondary)

حافظه ثانویه به حافظه هایی اطلاق می شود که برای ذخیره سازی دائمی داده ها و برنامه ها استفاده می شوند.

حافظه ثانویه معمولاً کندتر از حافظه اولیه است.

برای مثال، HDDها به طور کلی کندتر از SSDها هستند و SSDها نسبت به RAM سرعت کمتری دارند.

این تفاوت سرعت به دلیل روش های مختلف ذخیره سازی و دسترسی به داده ها است.

داده ها در حافظه ثانویه به طور دائمی ذخیره می شوند و تا زمانی که کاربر آنها را حذف نکند یا حافظه آسیب نبیند، باقی می مانند.

این ویژگی حافظه ثانویه را برای ذخیره سازی اطلاعات و برنامه ها مناسب می سازد.

حافظه ثانویه معمولاً ظرفیت بسیار بالاتری نسبت به حافظه اولیه دارد.

برای مثال، HDDها و SSDها می توانند ظرفیت هایی از چند صد گیگابایت تا چند ترابایت داشته باشند.

به دلیل نحوه کارکرد، دسترسی به داده ها در حافظه ثانویه ممکن است نیاز به زمان بیشتری نسبت به حافظه اولیه داشته باشد.

به عنوان مثال، در HDDها، زمان دسترسی به داده ها ممکن است تحت تأثیر موقعیت فیزیکی داده ها بر روی دیسک باشد.

این دسته بندی از انواع حافظه کامپیوتر شامل HDD (دیسک سخت)، SSD (دیسک حالت جامد)، USB Flash Drive ،DVD/CD و سایر رسانه های ذخیره سازی است.

هر یک از این نوع حافظه ها ویژگی های خاص خود را دارند و برای کاربردهای مختلف مناسب هستند.

در ادامه به معرفی هر یک از این انواع می پردازیم:

1) هارد دیسک یا HDD (Hard Disk Drive)

HDD یا هارد دیسک یک نوع حافظه ثانویه است که برای ذخیره سازی داده ها از دیسک های مغناطیسی استفاده می کند.

این نوع حافظه معمولاً شامل یک یا چند دیسک گردان است که درون یک محفظه قرار دارند.

داده ها بر روی این دیسک ها با استفاده از سرهای خواندن و نوشتن که به سرعت به چرخش در می آیند، ذخیره می شوند.

HDDها ظرفیت های بالایی دارند و می توانند از چند صد گیگابایت تا چند ترابایت داده را ذخیره کنند.

یکی از مزایای اصلی HDDها قیمت مناسب برای ظرفیت بالا است، به همین دلیل هنوز هم در بسیاری از سیستم ها و سرورها مورد استفاده قرار می گیرند.

با این حال، HDDها سرعت دسترسی به داده ها و خواندن و نوشتن اطلاعات کمتری نسبت به SSDها دارند.

این به این معناست که زمان بارگذاری برنامه ها و سیستم عامل ممکن است طولانی تر باشد.

همچنین، به دلیل وجود قطعات متحرک، HDDها در برابر ضربه و آسیب های فیزیکی حساس تر هستند و ممکن است در طول زمان دچار خرابی شوند.

2) دیسک حالت جامد یا SSD (Solid State Drive)

SSD یا دیسک حالت جامد یک نوع حافظه ثانویه است که از حافظه فلش برای ذخیره سازی داده ها استفاده می کند.

برخلاف HDDها، SSDها هیچ قسمت متحرکی ندارند و اطلاعات را به صورت الکترونیکی ذخیره می کنند.

این ویژگی به SSDها اجازه می دهد که سرعت خواندن و نوشتن داده ها را به طور قابل توجهی افزایش دهند.

SSDها به طور معمول زمان بارگذاری سیستم عامل و برنامه ها را به شدت کاهش می دهند و تجربه کاربری روان تری را فراهم می کنند.

همچنین، به دلیل عدم وجود قطعات متحرک، SSDها نسبت به ضربه و آسیب های فیزیکی مقاوم تر هستند و عمر مفید بیشتری دارند.

با این حال، SSDها معمولاً قیمت بالاتری نسبت به HDDها دارند، به خصوص در ظرفیت های بالا.

همچنین، برخی از مدل های SSD ممکن است با گذشت زمان دچار افت سرعت شوند، به ویژه اگر حجم زیادی از داده ها در آنها ذخیره شده باشد.

با این وجود، به دلیل سرعت بالای SSDها، آنها به ویژه در کاربردهایی مانند لپ تاپ ها، کامپیوترهای دسکتاپ و سرورهای پرسرعت محبوبیت زیادی پیدا کرده اند.

3) حافظه فلش یا USB Flash Drive

USB Flash Drive یا حافظه فلش یکی از رایج ترین و قابل حمل ترین انواع حافظه ثانویه است که از فناوری حافظه فلش برای ذخیره سازی داده ها استفاده می کند.

این دستگاه ها معمولاً کوچک و سبک هستند و از طریق پورت USB به کامپیوترها و دستگاه های دیگر متصل می شوند.

USB Flash Driveها معمولاً ظرفیت های متنوعی از چند گیگابایت تا چند ترابایت دارند و به کاربران این امکان را می دهند که به راحتی اطلاعات خود را منتقل و ذخیره کنند.

به دلیل اندازه کوچک و قابلیت حمل، این دستگاه ها برای انتقال داده ها بین سیستم های مختلف بسیار مناسب هستند.

مزیت دیگر USB Flash Driveها سرعت نسبتاً بالا در خواندن و نوشتن اطلاعات است.

با این حال، به دلیل اینکه این دستگاه ها به طور مکرر جابه جا می شوند، ممکن است در مقایسه با SSDها و HDDها عمر کمتری داشته باشند.

همچنین، ظرفیت آنها معمولاً کمتر از HDDها و SSDها است، بنابراین برای ذخیره سازی داده های بزرگ ممکن است مناسب نباشند.

4) دیسک های نوری یا DVD/CD

DVD و CD (دیسک های نوری) از دیگر انواع حافظه ثانویه هستند که برای ذخیره سازی داده ها به صورت نوری استفاده می شوند.

این دیسک ها معمولاً برای ذخیره سازی موسیقی، فیلم، نرم افزار و داده های دیگر به کار می روند.

CDها ظرفیت ذخیره سازی کمتری دارند (حدود 700 مگابایت) در حالی که DVDها می توانند بین 4.7 تا 8.5 گیگابایت داده را ذخیره کنند.

به دلیل ظرفیت پایین تر و ظهور تکنولوژی های جدیدتر مانند USB و SSD، استفاده از CD و DVD در حال کاهش است؛ اما هنوز هم برای برخی کاربردها مانند توزیع نرم افزار و فیلم ها مورد استفاده قرار می گیرند.

3-3# انواع حافظه کامپیوتر تخصصی

انواع حافظه های کامپیوتر علاوه بر دسته بندی اولیه و ثانویه و زیرمجموعه های آن ها به مدل های تخصصی تری هم تقسیم می شوند که در برای کاربردهای خاص مورد استفاده است.

1) حافظه Cache

حافظه Cache نوعی حافظه با سرعت بسیار بالا است که به طور مستقیم در نزدیکی یا درون پردازنده قرار دارد.

این حافظه برای ذخیره‌سازی موقت داده‌ها و دستورالعمل‌هایی که پردازنده به طور مکرر به آنها دسترسی دارد، استفاده می‌شود.

هدف از استفاده از حافظه Cache افزایش سرعت دسترسی به داده‌ها و کاهش زمان تأخیر در پردازش است.

حافظه Cache معمولاً به چند سطح (L2 ،L1 و L3) تقسیم می‌شود که L1 سریع‌ترین و کوچک‌ترین سطح است.

2) حافظه NVMe (Non-Volatile Memory Express)

NVMe یک پروتکل برای اتصال و انتقال داده‌ها بین SSDهای مبتنی بر NAND و سیستم‌های کامپیوتری است.

این فناوری به SSDها اجازه می‌دهد که با سرعت بسیار بالا و با تأخیر پایین به داده‌ها دسترسی پیدا کنند.

NVMe به طور خاص برای استفاده با حافظه‌های غیر فرار (non-volatile) طراحی شده است و به عنوان یک استاندارد برای SSDهای PCIe (Peripheral Component Interconnect Express) شناخته می‌شود.

به همین دلیل، NVMe معمولاً به عنوان یک گزینه پیشرفته و سریع برای ذخیره‌سازی داده‌ها در مقایسه با HDDها و SSDهای قدیمی‌تر شناخته می‌شود.

3) حافظه مجازی (Virtual Memory)

حافظه مجازی یک تکنیک در سیستم‌عامل‌ها است که به برنامه‌ها این امکان را می‌دهد که از فضایی بیشتر از حافظه فیزیکی موجود استفاده کنند.

این تکنیک به وسیله تخصیص فضای دیسک به عنوان حافظه اضافی عمل می‌کند.

با استفاده از حافظه مجازی، سیستم‌عامل می‌تواند داده‌ها و برنامه‌ها را در حافظه فیزیکی بارگذاری کند و در صورت نیاز به داده‌های بیشتری، داده‌ها را به صورت پویا از دیسک به حافظه فیزیکی منتقل کند.

این روش به بهبود کارایی و بهره‌وری سیستم کمک می‌کند.

4) حافظه VRAM (Video RAM)

VRAM نوعی حافظه است که به طور خاص برای ذخیره‌سازی داده‌های گرافیکی و ویدئویی طراحی شده است.

این نوع حافظه معمولاً در کارت‌های گرافیکی (GPU) استفاده می‌شود و برای پردازش و نمایش تصاویر، ویدئوها و انیمیشن‌ها بسیار مهم است.

VRAM به سرعت و کارایی بالا در پردازش داده‌های بصری کمک می‌کند و به طور خاص در بازی‌ها و برنامه‌های گرافیکی سنگین اهمیت دارد.