Bagaimana Memori Komputer Berfungsi

Bagaimana memori komputer berfungsi? Meskipun memori secara teknikalnya termasuk dalam bentuk simpanan elektronik, ia sebenarnya dikenali sebagai storan sementara yang berkelajuan tinggi. Jika CPU komputer anda kerap mengakses cakera keras (hard drive) untuk menerima setiap salinan data yang diperlukan, ia akan menyebabkan operasi menjadi perlahan. Apabila data disimpan di dalam ingatan memori, CPU boleh mengakses data dengan cepat. Kebanyakan bentuk memori disasarkan untuk menyimpan data secara sementara sahaja (temporary). Cara memori berfungsi CPU boleh mengakses memori mengikut hirarki yang berbeza. Sama ada ia datang dari bentuk storan kekal (cakera keras) atau masukan (seperti papan kekunci), kebanyakan data akan menuju ke RAM terlebih dahulu. CPU kemudiannya akan menyimpan setiap data yang diperlukan untuk diakses ke dalam cache dan mengendalikan arahan (instruction) tertentu di dalam pendaftar (register). Kita akan bicara tentang ini kemudian. Semua komponen komputer anda seperti CPU, cakera keras dan sistem operasi (OS), bekerja bersama-sama sebagai satu pasukan, dan memori ialah satu daripada bahagian terpenting di dalam pasukan ini. Sebaik sahaja anda menghidupkan komputer sehinggalah saat komputer anda dimatikan, CPU sentiasa menggunakan memori. Mari kita lihat senario ini untuk dijadikan sebagai contoh: Komputer akan memuatkan (load) data dari ROM BIOS dan melaksanakan POST untuk memastikan semua komponen berfungsi dengan baik. Semasa pemeriksaan ini dijalankan, pengawal memori (memory controller) akan memeriksa semua alamat memori dengan melakukan operasi baca dan tulis (read/write) untuk memastikan tiada ralat di dalam cip memori. Baca dan tulis bermaksud data yang ditulis dengan bit dan membaca semula bit tersebut.

Komputer kemudiannya memuatkan (load) sistem operasi dari cakera keras ke dalam sistem RAM. Umumnya, bahagian kritikal yang terdapat dalam OS akan diselenggara di dalam RAM selama mana komputer masih dihidupkan. Ini membolehkan CPU untuk mendapat akses serta merta ke sistem operasi, di mana akan menambahkan performance keseluruhan sistem. Apabila anda menjalankan sesuatu aplikasi, ia akan dimuatkan ke dalam RAM. Untuk memelihara penggunaan RAM, kebanyakan aplikasi memuatkan hanya sebahagian kecil program yang diperlukan dan kemudiannya akan memuatkan kod

yang lain jika diperlukan. Selepas aplikasi selesai dimuatkan, apa-apa fail yang dibuka akan dimasukkan ke dalam RAM. Apabila anda menyimpan fail dan menutup aplikasi tersebut, fail itu akan ditulis ke dalam storan, sementara aplikasi tersebut akan disingkirkan dari RAM. Seperti yang dinyatakan di atas, setiap sesuatu yang dimuatkan atau dibuka, akan dimasukkan ke dalam RAM. Ini bertujuan supaya CPU senang untuk mengakses dan memproses sesuatu maklumat. CPU akan membuat permintaan data yang diperlukan dari RAM, membuat proses dengan menulis data kembali ke RAM secara berterusan (tanpa henti). Terdapat dua jenis memori RAM yang digunakan oleh komputer iaitu jenis DRAM dan SRAM. Saya akan menjelaskan dengan lebih lanjut tentang jenis RAM pada artikel yang akan datang. Untuk kali ini saya akan menerangkan cara DRAM berfungsi. Sejak komputer dicipta, banyak perubahan yang berlaku terhadap memori jenis DRAM ini. Semasa artikel ini ditulis, antara teknologi DRAM yang telah menemui pengguna ialah seperti FPM DRAM, EDO DRAM, SDRAM, DDR DRAM, RDRAM, dan yang akan datang iaitu SLDRAM. Yang membezakan teknologi-teknologi ini ialah dari segi kelajuan penghantaran data tetapi cara ia berfungsi tetap sama iaitu dengan menyimpan data secara dinamik.

Bagaimana DRAM berfungsi? DRAM berfungsi dengan menggunakan kapasitor halus dan transistor halus untuk menyimpan setiap bit data. Kapasitor yang diisi dengan data akan mewakili dengan nilai "1", dan kapasitor yang tidak memiliki data akan mewakili dengan nilai "0". Kapasitor berfungsi seperti mana bateri berfungsi - ia akan memegang isi dan melepaskannya. Tidak seperti bateri, di mana memegang isi selama sebulan, tetapi DRAM memegang isi hanya dalam beberapa saat sahaja. Akibatnya, DRAM memerlukan keseluruhan set litar hanya untuk menyimpan isi kapasitor. Proses mengisi kapasitor dipanggil "refreshing". Tanpa refreshing, data tersebut akan hilang. Inilah antara sebab mengapa DRAM juga dikenali dengan sifat meruap (volatile).

Bagaimana Mikropemproses komputer berfungsi?

Mikropemproses terkini seperti Pentium IV terdiri daripada beribu-ribu suis dan laluan bas. Saya berikan satu contoh tugas yang mudah: dengan menambah dua nombor contohnya 2 dengan 2, akan memperoleh jumlah (2 + 2 = 4). CPU boleh menyelesaikan masalah matematik dengan cepat, tetapi ia memerlukan beberapa langkah yang cepat untuk menyelesaikannya. Apabila anda menekan kekunci nombor (contohnya dalam program Calculator), ia akan menyebabkan unit CU bertanyakan apakah arahan yang perlu dilaksanakan terhadap data tersebut. Kemudian data tersebut akan melalui bas alamat (teknik addressing) ke DRAM dan seterusnya menyimpan data ke dalam cache arahan, dengan kod rujukan (contohnya 2 = a). CU kemudiannya akan menyalin kod tersebut dan membawanya pulang ke unit CU untuk menukar (translate) kepada kod binari dan meneruskan perjalanan ke cache data untuk disimpan di sana. Di dalam cache, CU akan memasukkan data tersebut ke alamat "X" dan menunggu untuk proses seterusnya. Sebaik sahaja anda menekan butang (+), CU akan membuat pertanyaan di pusat cache tentang arahan yang perlu dilaksanakan pada data yang baru dimasukkan tadi. CU akan menukar (translate) kod dan menghantarnya ke CU dan juga cache data, di mana memberitahu kepada ALU untuk membawa fungsi ADD. Proses ini diulang sehinggalah anda menekan kekunci "2". Kemudian, CU mengambil kod dan menghantar arahan ADD kepada ALU. ALU akan jumlahkan "a" dan "b" setelah diuruskan oleh cache data. ALU akan menghantar kod "4" untuk disimpan ke dalam pendaftar/register (tempat keputusan disimpan).