RAM לעומת מעבד
RAM ומעבד הם שני מרכיבים עיקריים של מערכת המחשב. בדרך כלל המעבד מגיע כשבב בודד בעוד כונני RAM מגיעים כמודול המורכב ממספר IC. שניהם התקני מוליכים למחצה.
מהו זיכרון RAM?
RAM ראשי תיבות של Random Access Memory, שהוא הזיכרון המשמש את המחשבים לאחסון נתונים במהלך תהליכי מחשוב. זיכרון RAM מאפשר גישה לנתונים בכל סדר אקראי, והנתונים המאוחסנים בו נדיפים; כלומר, הנתונים מושמדים ברגע שהחשמל למכשיר מופסק.
במחשבים מוקדמים, תצורות ממסר שימשו כ-RAM, אך במערכות מחשב מודרניות, התקני RAM הם התקני מצב מוצק בצורה של מעגלים משולבים.ישנם שלושה סוגים עיקריים של זיכרון RAM, ואלה הם זיכרון RAM סטטי (SRAM), זיכרון RAM דינמי (DRAM) ו-Phase-change RAM (PRAM). ב-SRAM, הנתונים מאוחסנים תוך שימוש במצב של כפכף יחיד עבור כל סיביות; ב-DRAM, נעשה שימוש בקבל בודד עבור כל סיביות. (קרא עוד על ההבדל בין SRAM ל-DRAM)
התקני RAM בנויים באמצעות מכלול גדול של קבלים המשמשים לאחסון עומסים באופן זמני. כאשר הקבל טעון, המצב הלוגי הוא 1 (גבוה), וכשהוא פרוק, המצב הלוגי הוא 0 (נמוך). כל קבל מייצג סיבית זיכרון אחת, ויש צורך להטעין אותו במרווחי זמן קבועים כדי לשמור נתונים באופן רציף; טעינה חוזרת זו ידועה כמחזור רענון.
מהו מעבד?
זהו מיקרו-מעבד (מעגל אלקטרוני הבנוי על רקיק/לוח מוליכים למחצה) המכונה בדרך כלל המעבד ומכונה יחידת העיבוד המרכזית של מערכת מחשב. זהו שבב אלקטרוני המעבד מידע על סמך התשומות.הוא מסוגל לתפעל, לאחזר, לאחסן ו/או להציג מידע בצורה בינארית. כל רכיב במערכת פועל לפי ההוראות ישירות או בעקיפין מהמעבד.
המיקרו-מעבד הראשון פותח בשנות ה-60 לאחר גילוי הטרנזיסטור המוליך למחצה. ניתן למזער מעבד אנלוגי או מחשב גדול מספיק כדי למלא חדר לחלוטין באמצעות טכנולוגיה זו לגודל של תמונה ממוזערת. אינטל הוציאה את המיקרו-מעבד הראשון בעולם Intel 4004 בשנת 1971. מאז הייתה לו השפעה עצומה על הציוויליזציה האנושית, על ידי קידום טכנולוגיית המחשבים.
מעבד מבצע הוראות בתדר שנקבע על ידי מתנד, שפועל כמנגנון השעון של המעגל. בשיא של כל אות שעון, המעבד מבצע פעולה אלמנטרית בודדת או חלק מהוראה. מהירות המעבד נקבעת לפי מהירות השעון הזו. כמו כן, מחזורים לכל הוראה (CPI) נותן את המספר הממוצע של מחזורים הנדרשים לביצוע פקודה עבור המעבד.המעבדים עם ערכי CPI נמוכים יותר מהירים יותר מזה עם ערכי CPI גבוהים יותר.
מעבד מורכב מכמה יחידות מחוברות זו לזו. זיכרון מטמון ויחידות רישום, יחידת בקרה, יחידת ביצוע ויחידת ניהול אפיק הם המרכיבים העיקריים של מעבד. יחידת הבקרה מקשרת את הנתונים הנכנסים, מפענחת אותם ומעבירה אותם לשלבי ביצוע. הוא מכיל רכיבי משנה הנקראים הרצף, מונה הסידורים ואוגר ההוראות. Sequencer מסנכרן את קצב ביצוע ההוראות עם מהירות השעון והוא גם מעביר את אותות הבקרה ליחידות אחרות. המונה הסידורי שומר את הכתובת של הפקודה המבצעת כעת, ופנקס הפקודות מכיל את ההוראות הבאות שיש לבצע.
יחידת הביצוע מבצעת את הפעולות בהתאם להנחיות. יחידה אריתמטית ולוגית, יחידת נקודה צפה, אוגר סטטוס ואוגר מצבר הם מרכיבי המשנה של יחידת הביצוע. יחידה אריתמטית ולוגית (ALU) מבצעת פונקציות אריתמטיות ולוגיות בסיסיות, כגון פעולות AND, OR, NOT ו-XOR.פעולות אלו מבוצעות בצורה בינארית בכפוף ללוגיקה בוליאנית. יחידת הנקודה הצפה מבצעת פעולות הקשורות לערכי נקודה צפה, שאינן מבוצעות על ידי ה-ALU.
רשמים הם מיקומי זיכרון מקומיים קטנים בתוך השבב המאחסנים זמנית את ההוראות עבור יחידות העיבוד. אוגר מצברים (ACC), אוגר סטטוס, אוגר פקודות, מונה סידורי ואוגר חיץ הם הסוגים העיקריים של אוגרים. מטמון הוא גם זיכרון מקומי המשמש לאחסון זמני של המידע הזמין ב-RAM לגישה מהירה יותר במהלך הפעולות.
מעבדים בנויים באמצעות ארכיטקטורות וערכות הוראות שונות. ערכת הוראות היא סכום הפעולות הבסיסיות שמעבד יכול לבצע. בהתבסס על ערכות ההוראות, המעבדים מסווגים כדלקמן.
• 80×86 family: ("x" באמצע מייצג את המשפחה; 386, 486, 586, 686 וכו')
• ARM
• IA-64
• MIPS
• Motorola 6800
• PowerPC
• SPARC
יש כמה סוגים של עיצובי מיקרו-מעבדים של אינטל למחשבים.
386: תאגיד אינטל שחררה את השבב 80386 בשנת 1985. היה לו גודל אוגר של 32 סיביות, אפיק נתונים של 32 סיביות ואפיק כתובת של 32 סיביות והיה מסוגל להתמודד עם זיכרון של 16MB; היו בו 275,000 טרנזיסטורים. מאוחר יותר פותחה i386 לגרסאות גבוהות יותר.
486, 586 (Pentium), 686 (Pentium II class) היו מיקרו-מעבדים מתקדמים שתוכננו על בסיס העיצוב המקורי של i386.
מה ההבדל בין זיכרון RAM למעבד?
• זיכרון RAM הוא רכיב זיכרון במחשב בזמן שהמעבד מבצע פעולות ספציפיות בכפוף להוראות.
• במחשבים מודרניים, גם RAM וגם מעבדים הם התקני מוליכים למחצה, ויש לחבר אותם ללוח הראשי (לוח אם) דרך חריצי הרחבה.
• גם זיכרון RAM וגם מעבד הם הרכיבים העיקריים של מערכת המחשב, ולא יפעלו כששניהם פועלים בצורה לא תקינה.
• באופן כללי, מעבד מדורג למספר הפעולות (מחזורים) שהוא יכול לבצע בשנייה (ב-GHz), ו-RAM מדורג עבור קיבולת הזיכרון (ב-MB או GBs).
• מעבד נמצא כחבילת IC יחידה בעוד שכונני RAM זמינים כמודולים המורכבים ממספר ICs.
פוסטים קשורים:
1. ההבדל בין RAM ל-ROM
