Warning: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in ..../includes/class_bbcode.php on line 2958

Warning: preg_replace(): The /e modifier is deprecated, use preg_replace_callback instead in ..../includes/class_bbcode.php on line 2958
מדריך הכל על זכרון המחשב.

תוצאות 1 עד 2 מתוך 2

אשכול: הכל על זכרון המחשב.

          
  1. #1
    תאריך הצטרפות
    10.6.08
    מיקום
    חולון
    גיל
    19
    הודעות
    1,223

    הכל על זכרון המחשב.

    [HIDE]הקדמה

    נדמה לעיתים, שאין מילה ב"ז'רגון המחשבי" שספגה יותר התעללויות מאשר המילה זכרון. שלל אותיות ומספרים, המתארים ומפארים רכיבים שונים במחשב ומציגים קיבולות ויחידות שונות של זכרון נמצאים בכל כתבה ובכל מפרט הנוגעים למחשבים ולמיחשוב. אך - האם הקורא הפשוט באמת יודע מהם ההבדלים בין 2MB Cache Memory ו-40GB בכונן הקשיח? ומה תורם יותר לביצועים של המחשב: ה- Cache או ה- RAM ? ומה זה בכלל משנה כמה RAM יש לי ומה המהירות של הכונן הקשיח??? התשובות המלאות בסדרת הכתבות שלפניכם.

    מתחילים מהיסודות למה בכלל צריך זכרון? "הוא הרוצה לעוף חייב ללמוד לזחול" אמר ניטשה (ואנחנו יודעים את זה כי אדי מרפי ציטט אותו פעם באיזה סרט קומדיה, לא כי אנחנו קוראים ניטשה...). ואימרה זו תופסת בכל הקשור להבנת מבנה הזכרון. לכן נוליך אתכם צעד אחר צעד במסע זה. ראשית, נסביר מדוע למחשב יש זכרון. עיקר מהותו של המחשב הוא בביצוע כמה פעולות חשבוניות ולוגיות (בחיי, כל מה שהוא יודע לעשות זה רק חיבור, חיסור, כפל, חילוק, וכמה פעולות לוגיות כמו "או", "וגם", "גדול מ-" וכד' – מדהים לאן הגענו עם זה, הא?). את הפעולות האלה הוא מבצע על יחידות של מידע. לפני שהמעבד מבצע את הפעולה צריך להביא את המידע לשם, ואחרי שהוא מסיים, צריך לפנות את התוצאות למקום בו ביקשו אותן. הצורך הזה במקום איכסון של מידע, שהמעבד מבצע עליו את הפעולות, מהווה את הזכרון של המחשב. ככלל, הזכרון נהיה קטן, מהיר ויקר יותר ככל שהוא מתקרב אל ליבו של המעבד. ביט יתכן שכבר שמעתם, ואם לא, הרשו לנו להיות הראשונים לגלות לכם שגם המחשב המתוחכם והחדיש ביותר מבין את המשמעות של 0 ו-1 בלבד. מדוייק יותר יהיה להגיד ש-0 מציין 'אין זרם' ו-1 מציין 'יש זרם' (הזהרנו אתכם שאנחנו מתחילים מהיסודות!) אז האפשרות הכי בסיסית לשמור מידע תהיה מידע מסוג "כן-לא", כלומר ב-2 אפשרויות. ובכן, אם הנקודה הזו ברורה, סיימתם בהצלחה את השיעור הראשון ועכשיו אתם יודעים מהו ביט ( bit ) - סיבית בעברית צחה – יחידת המידע הקטנה ביותר: 0 או 1. ואם יהיו לנו 2 סיביות? הרי שנוכל לסמן באמצעותן 4 אפשרויות: 00, 01, 10 ו-11 ואם יהיו לנו 3 סיביות? או אז תהיה לנו אפשרות לשמור 8 אפשרויות וכן הלאה. החישוב הנכון למספר האפשרויות שניתן לסמן ב- X סיביות הוא 2 בחזקת X . זו גם הסיבה שכל מה שקשור בזכרונות של מחשבים נמדד בחזקות של 2. בייט עם כל הכבוד לביט, 2 אפשרויות אינן הרבה, ולכן - מסיבות היסטוריות שאינן מעניינה של כתבה זו - יחידת המידה הבסיסית המקובלת בעולם המחשבים היא הבייט ( byte ). למרות הפופולאריות העצומה של הבייט, לא מצאה לנכון האקדמיה (עד לשעת כתיבת כתבה הזו) למצוא תרגום ראוי למילה זו בשפת הקודש. בייט היא יחידת מידע הכוללת 8 סיביות (ביטים) ולכן כל בייט מאפשר 256 (2 בחזקת 8) אפשרויות שונות. מה עושים עם זה? הנה דוגמא: לכל אות גדולה או קטנה בשפה האנגלית, וכן לכל סימן פיסוק יש מספר בין 0 ל-127 המייצג אותו, מעיין קידוד. האות A לדוגמא – מספרה הוא 65 ונוכל לציין אותה בבייט כך: 01000001. כיוון שבדרך כלל תוכניות מחשב מכילות יותר מכמה אותיות, הרי שאנו זקוקים להרבה, ממש הרבה, מקום (בייטים) כדי לאחסן את המידע שמעובד בהן. וכיוון שבני האדם לא אוהבים מספרים גדולים (אחרת עדיין היינו מקבלים משכורות בלירות...), יש מילים שמציינות כמויות גדולות וכך המספרים נשארים קטנים. להלן המילים ומשמעותן: קילו מציינת אלף, ולכן קילו-בייט הם 1000 בייטים (8000 סיביות או ביטים), מגה הם מיליון ולכן מגה-בייט הם מליון בייטים, וכך הלאה, ג'יגה הם מיליארד וטרה מציינת טריליון (אלף מיליארדים). בזה השלמנו עוד לבנה בחומת הידע ואם לא נשברתם אתם עכשיו יודעים מה משמעותם של 2 מגה-בייט וגם כמה מידע זה 40 ג'יגה-בייט. סתם לשם השעשוע, אפשר לעשות את החישוב הבא: דף אחד כתוב מכיל כ-500 מילים (בערך, נו אל תהיו קטנוניים...) כל מילה מכילה כ-5 אותיות בממוצע, נוסיף גם רווחים (כי גם רווח זה סוג של תו), נכפול את האחד בשני ונקבל שדף כתוב אחד מכיל כ-3000 תווים ; אם כל תו הוא בייט אחד אזי עמוד אחד גודלו יהיה כ-3 קילו-בייט. מכאן שמגה-בייט אחד יכיל 333 דפים כאלו (עוד מאמץ קטן וזה נגמר, מבטיח!), וג'יגה בייט אחד יכיל 333,000 דפים כאלו. אפשר לסכם ולומר שדיסק קשיח בגודל של 40 ג'יגה-בייט יכול להכיל כ-1.5 מיליון דפים כתובים מלאים, לא רע, נכון? מבנה הזכרון במחשב את מבנה הזכרון במחשב ניתן לסכם ולהבין באמצעות הציור הבא:
    מדוע יש כל כך הרבה סוגים של זכרון, מדוע לא לשים את כל הזכרון במקום אחד וזהו? למה צריך גם דיסק קשיח, גם RAM , גם Cache ועוד שלל אותיות ושמות? הסיבה לכך נעוצה באופן שבו המעבד מעביר את המידע, וגם בסוג הזכרון היקר ביותר, זה שנמצא בלב המעבד עצמו, שם נתחיל את מסענו להבנת מבנה הזכרון. הרגיסטרים המחשב, בזמן עבודתו, קורא נתונים ופקודות המעורבבים יחד ומבצע את ההוראות על הנתונים. כל פקודה וכל נתון שנמצאים ברגע מסויים על המעבד נשמרים בתאי זכרון שגודלם 32 סיביות (4 בייט). משם המחשב.
    שולף את הפקודה, מבצע את הפעולה, ורושם את התוצאה לתא אחר שגודלו 32 סיביות. התאים הללו נקראים רגיסטרים והפעולות של המעבד מתבצעות ישירות עליהם, ולכן זהו גם הזכרון המהיר ביותר. ( הערה: ישנם גם רגיסטרים מסוגים נוספים, וכן יש היום מגמת מעבר לתאי זכרון גדולים יותר המכילים 64 ביטים, אך אנו נעסוק בכך בכתבה אחרת ) מדוע, אם כך, לא לשמור את כל המידע שאנו זקוקים לו באותם רגיסטרים וזהו? התשובה היא שכדי לעשות זאת נזדקק למעבד בגודל של שולחן קטן שיצרוך המון זרם, ויעלה אלפי דולרים, כי הרגיסטרים הם יקרים להחריד, ואמורים להחזיק רק את המידע אותו המעבד צריך ברגע נתון. את כל השאר יש לאחסן במקום אחר, שהגישה אליו תהיה מהירה, ואם אפשר, אז למה שגם לא יהיה זול יותר?

    על זכרון מטמון ( Cache ), זכרון ראשי ( RAM ) והדיסק הקשיח

    (מבטאים כמו Cash , מזומנים באנגלית)
    אולי נתחיל בעובדה שלזכרון הזה יש גם מילה בעברית: זכרון מטמון. זכרון המטמון (ראה שרטוט) הוא הזכרון ממנו קוראים הרגיסטרים (או: המעבד) את המידע, והוא בתורו קורא את המידע מהזכרון הראשי (ה- RAM ). השאלה המתבקשת היא: מדוע יש צורך בזכרון נוסף שממוקם בין הרגיסטרים לזכרון הראשי? מדוע הרגיסטרים אינם יכולים לקרוא את המידע בעצמם, ישירות מהזכרון הראשי? ובכן, התשובה היא שהם יכולים, ובימי קדם זה אכן היה המצב, אולם מהירות הקריאה מהזכרון הראשי היא איטית מדי עבור המעבדים כיום, והגישה אליו לוקחת זמן רב מדי. לכן נוצר צורך בזכרון קטן, שיכיל את המידע אותו המעבד צריך בעתיד הקרוב, ושהגישה אליו תהיה מהירה. את התפקיד הזה בדיוק ממלא זכרון המטמון.

    מיקומו של זכרון המטמון בהיררכיית הזכרון
    כדי לזרז עוד יותר את הגישה לזכרון המטמון, יצרני המעבדים ממקמים אותו על גבי אותה פיסת הסיליקון שעליה נמצא המעבד, כך שהתצורה האמיתית של זכרון המטמון היא זו המופיעה בציור הבא:
    למרות מיקומו על המעבד עצמו, חשוב להבין כי זכרון המטמון אינו משמש את המעבד ישירות, אלא מזין את הרגיסטרים. נושא זכרון המטמון, על תפקידו ותפקודו, הינו נושא סבוך, ולכן נעשה אנלוגיה בין היררכיית הזכרון לבין הררכיית המזון (נשמע מפתיע, אבל אני מוצא דימיון רב בין שני התהליכים). כיוון שהאחרון מוכר היטב לכולכם, זה יקל עליכם להבין את הראשון...
    היררכיית המזון כדי להבין טוב יותר את התפקיד של כל אחד מהחלקים בהיררכית הזכרון, נחשוב לרגע על האופן בו אנו קונים ומשתמשים במזון. המזון דרוש לנו לתפקוד תקין. הצלחת, העמוסה באוכל בזמן הארוחה היא האנלוגיה המתאימה לרגיסטרים – קטנה, ומכילה את מה שאוכלים כרגע. הזכרון הראשי הוא למעשה הסופרמארקט בו אתם מבצעים את קניותיכם. האם אתם ניגשים לסופר בכל פעם שאתם רוצים למלא את הצלחת? במקרים מסויימים, כן, כאשר נגמר החלב למשל, אתם ניגשים לסופר (או לפיצוציה, אם אתם גרים בתל אביב...) וקונים חלב, אבל זו פעולה הגוזלת זמן רב. היה הרבה יותר טוב אם החלב היה כבר במקרר. ואכן, האנלוגיה המושלמת לזכרון המטמון זהו המקרר, מקום קטן (יחסית לסופר) המאחסן את המזון אותו תצרכו בזמן הקרוב. עתה חישבו על החסכון האדיר בזמן! במקום לנסוע לסופר בכל פעם שאתם רוצים למלא את הצלחת, אתם ניגשים למקרר ולוקחים את מה שבא לכם. אם אתם מנהלים היטב את הקניות שלכם, תמיד תמצאו במקרר את הדברים אותם תרצו לאכול, ורק לעיתים רחוקות תצטרכו לגשת לסופר. כך גם עם זכרון המטמון: זכרון יעיל יכיל כמעט תמיד את המידע הדרוש למעבד, ורק לעיתים נדירות ייגש לזכרון הראשי כדי להביא מידע נוסף. היכן הזכרון הגדול באנלוגיה הזו? אלו הם הספקים של הסופרמרקט, אתם לא קונים מהם את המזון ישירות, אלא הסופר קונה מהם, ואתם קונים מהסופר - בדיוק כפי שהמעבד ניגש לעיתים לזכרון הראשי וממלא את הרגיסטרים ואת המטמון, אך לעולם לא ניגש ישירות לדיסק הקשיח ( הערה: למעשה... ישנם מקרים בהם יש גישה לדיסק הקשיח, אך כשזה מתפקד בתור זכרון ראשי, ולא נכנס לזה כרגע).
    מצא את המטמון אני מקווה שתפקידו של זכרון המטמון ברור לכם יותר כעת. אוסיף רק כי ברבות השנים זכרון זה גדל והשתכלל רבות. כיום רוב המחשבים מכילים שני זכרונות מטמון - אחד קטן ואחד גדול - כדי להביא את יעילותו למקסימום (קצת כמו לשים מיני-בר בחדר השינה, לצורך הדוגמא...). אלה ידועים בתור שכבה 1 ( Layer 1 או L1 במפרטים השונים), שהוא הזכרון הקטן (המיני-בר), ושכבה 2 ( Layer 2 או L2 במפרטי המחשב) – הזכרון הגדול יותר (המקרר שבמטבח) בזאת נחתום את ההסבר על זכרון המטמון ונמשיך לחוליה הבאה בשרשרת, הזכרון הראשי. הזכרון הראשי נקרא בלועזית RAM , ראשי תיבות של Random Access Memory , ובעברית: זכרון גישה אקראית. מקור השם הוא באופן בו ניגשים למידע - ניתן לגשת לכל מידע המאוחסן ב- RAM באופן ישיר, בניגוד לדיסק, למשל, אותו יש לסובב בכדי להביא את המחט אשר קוראת/כותבת למקום בו נמצא המידע. הזכרון הראשי מכיל את התוכנות והמידע בו משתמש המחשב כרגע. כאשר אנו מפעילים יישום מסויים, את הדפדפן למשל, כל התוכנה וההגדרות שלה נקראות מהדיסק הקשיח לזכרון הראשי. זכרון זה הוא נדיף -המידע שעליו נמחק כאשר אנו סוגרים את המחשב, ונטען מחדש כאשר מפעילים את המחשב. הגודל המינימלי של זכרון ראשי שנדרש כיום במחשבים הוא 256 מגה-בייט, אך כדי שהעסק יעבוד חלק, רצוי שיהיו לכם לפחות 512 מגה-בייט, במיוחד אם אתם מתכוונים להפעיל כמה ישומים יחד. זכרו שכל תוכנה שאתם מפעילים נטענת לזכרון זה, ובמחשבים ניידים רבים כרטיס המסך "גונב" גם הוא נתח מהעוגה. מה קורה אם המקום נגמר? אל דאגה, מערכת ההפעלה דואגת לקיים קשר הדוק בין הזכרון הראשי לדיסק הקשיח שלכם באמצעות מנגנון שנקרא "זכרון וירטואלי". על כך אמנם נרחיב בהזדמנות אחרת, נציין רק שככלל אצבע, ככל שהזכרון הראשי שלכם יהיה גדול יותר, תזדקקו לפחות גישות לדיסק הקשיח. כיוון שגישה לדיסק הקשיח אורכת ה ר ב ה זמן במונחים של זכרון, פחות גישות לדיסק הקשיח פירושן ביצועים טובים יותר.
    הזכרון הגדול – הדיסקים הקשיחים הזכרון הגדול מכיל מידע רב אשר מאוחסן על המחשב. זכרון זה אינו נדיף, והמידע נשאר עליו גם כשהוא אינו מחובר לחשמל. הדוגמא הנפוצה (והמוכרת) ביותר לזכרון גדול הוא הדיסק הקשיח אשר נמצא בכל מחשב, אולם אין זה בהכרח כך: כיום יש גם דיסק-און-קי אשר יש בהם זכרון רב. אלה מכילים תוכניות ומידע ואפילו ניתן 'לשים' עליהם מערכות הפעלה. הדיסקים הקשיחים מכילים כיום החל מ- 40 GB ועד 500 GB עבור הגדולים והקשוחים שבחבורה. דיסקים קשיחים למחשבים ניידים ניתן למצוא היום בגדלים של עד 100 GB . נתון נוסף וחשוב בנוגע לדיסקים קשיחים הוא מהירות הסיבוב שלהם. דיסקים קשיחים עובדים בדומה לתקליטים: כדי שנוכל לכתוב או לקרוא מידע מהם יש למקם מחט קריאה/כתיבה במקום מסויים ולהתחיל לסובב את הדיסק על מנת לקרוא או לכתוב. ככל שהדיסק מסתובב מהר יותר, כך מהירות הגישה שלו למידע, מהירות הקריאה והכתיבה שלו, גבוהות יותר. בעוד דיסקים למחשבים שולחניים סובבים היום במהירויות של 7,200 סל"ד ואף 10,000 סל"ד בדגמים הנבחרים, הרי שבדיסקים המיועדים למחשבים ניידים המצב פחות טוב. דיסקים רבים כיום מסתפקים במהירות סיבוב של 4,200 סל"ד, הדגמים הבינוניים והטובים סובבים להם במהירות של 5,400 סל"ד , ורק דגמים מסויימים מכילים כוננים הסובבים במהירות של 7,200 סל"ד . אני מאמין שעם הזמן נראה יותר ויותר דיסקים מהירים יותר, ואולי אפילו מעבר לטכנולוגיות אחסון מידע מתקדמות יותר (מישהו אמר פלאש?)
    היו זמנים... כדי לעשות סדר בכל עניין הזמנים ניתן כמה דוגמאות למהירות גישה לזכרון. הבאת נתונים מהרגיסטרים למעבד לוקחת פחות מננו-שניה (מיליארדית השניה). הבאת נתונים מזכרון המטמון לרגיסטרים היא עניין של בין 10 ל-100 ננו-שניות. הבאת נתונים מהזכרון הראשי (ה- RAM ) לוקחת כמילי-שניה (אלפית השניה), ואילו קריאת נתונים מהדיסק הקשיח לוקחת בין 20 מילי-שניות למספר שניות (שלמות) במקרים קיצוניים. במשך כל פרקי הזמן הללו יושב המעבד שלכם בטל, כי אין לו 'על מה' לעבוד. כיוון שמעבד ממוצע מבצע כ-2 מיליארד פעולות בשניה, הרי שכל מיליארדית השניה היא זמן מבוזבז שפירושו – פגיעה בביצועים. וזו הסיבה שמהנדסי המחשבים משקיעים הרבה זמן וכסף כדי להשאיר אותו עסוק.
    <קרדיט לאתר אחר>[/HIDE]
    BIGSEXY רק איכות



  2. #2
    תאריך הצטרפות
    9.4.09
    הודעות
    1

    תגובה להודעה: הכל על זכרון המחשב.

    תווווווווודה

מידע נושא

Users Browsing this Thread

כרגע 1 משתמשים צופים בנושא זה. (0 משתמשים ו-1 אורחים)

הרשאות פרסום

  • אתה לא יכול ליצור נושאים חדשים
  • אתה לא יכול להגיב לנושאים
  • אתה לא יכול לצרף קבצים להודעותיך
  • אתה לא יכול לערוך את הודעותיך
  •