تعد الذاكرة جزءا من النظام المخصص لتخزين البيانات الثنائية، وتحتوي ذاكرة أشباه الموصلات على مصفوفة تتكون من خلايا تخزن فيها المعلومات. وتعد النطاطات أساس الذاكرة؛ إذ يمكنها تخزين معلومات تحتوي على بت واحد (Bit)، وهي تخزن البيانات في وحدات تتراوح بين بت واحد(Bit) وثمانية بت (بايت (Byte))، علما بأن البت هو أصغر وحدة للبيانات.
ماهي الذاكرة Memory
 |
| ماهي الذاكرة Memory |
هي عبارة عن بطاقة أو شريحة مكونة من خلايا تخزن بداخلها والمعلومات بها للرجوع إليها مرة أخرى أو التعديل عليها وهناك أنواع عديدة منها.
تم تقسيم الذواكر إلى ثلاث أقسام وهي الذواكر الضوئية والذواكر المغناطيسية وذواكر أشباه الموصلات وسوف نتعرف على كل نوع كما يلي:
في هذا النوع يتم استعمال ال CD ROMs وهو عبارة عن قرص يتم تخزين البيانات عليه ويتم قراءة وتخزين البيانات عليه عن طريق ضوء الليزر.
وهي عبارة عن ذواكر قديمة جدا مثل Floppy Disk حيث انه من بعد التسعينات لم يظهر Floppy Disk ويتم التخزين عليه حوالي 1 ميجا بايت وكانت مشاكله كثيرة جدا، ويوجد نوع أخر من الذواكر المغناطيسية يطلق عليه شريط المسجلات Digital Audio Tape كان يتم وضعه في مسجل وتخزين بعض البيانات عليه مثل تسجيل الصوت عليه وسماعه، ويمكن أخر حاجة من الذواكر المغناطيسية ولازالت موجودة في الأجهزة هي الهارد ديسك Hard Disk حيث يتم تخزين البيانات 1 و 0 على شكل فيض مغناطيسي موجود على القرص الصلب.
ويوجد بها نوعين هما ذواكر للقراءة فقط ROM و ذواكر للقراءة والكتابة RAM وسوف نقدم في السطور القادمة شرح تفصيلي لهما:
هي ذاكرة قابلة للقراءة، ولا يمكن الكتابة عليها، والبيانات تخزن فيها في مرحلة الصنع ويتم وضع هذه البيانات من قبل الشركة المصنعة لهذه الذواكر، وهي موجودة في معظم الأجهزة الإلكترونية وتمتاز هذه الذاكرة بتخزين البيانات بصفة دائمة، ويتم صناعتها من ترانزستورات ثنائية مثل Mask ROM و PROM أو ترانزستورات موسفت مثل Mask ROM و PROM و EPROM و EEROM والميزة الأساسية في هذه الذواكر أنها لا تفقد البيانات المخزن ة عليها عند انقطاع التيار الكهربائي أو عند إزالتها ووضعها في جهاز أخر، ويمكن يكون النوع EEROM هو أشهرها ونجده في التلفزيونات والريسفيرات وهي ذاكرة قابلة للقراءة فقط ولكن قابلة للمسح.
دائرة عبارة عن مفتاح Switch له أكثر من موضع من 0 إلى 7 وموصل بمجموعة من الدايودات وكل صف من الصفوف تم وضع الدايودات بشكل مختلف عن الأخر، نجد لدينا مصدر جهد 5 فولت موصلة بمقاومة والديودات تأخذ من بعد المقاومة، نجد أن الموضع موصل بالأرضي ونجد عند الموضع 0 والصف Row 0 به ثلاث دايودات الدايود الأول عند توصيله بالأرضي الكاثود يكون صفر وهذا معناه لأن الدايود في حالة ON وهذا معناه أنه حوله جهد حوالي 0.7 فولت وهذا أقرب إلى 0 فولت من ال 5 فولت ولذلك نعتبرها Logic 0 ويصبح D3 و D2 و D1 يساوي صفر أما D0 يساوي 1 حيث أنه ليس عنده دايود، مما سبق يتضح لنا أن الموضع 0 يرسل بيانات 0001، أما الموضع 1 والصف Row 1 عند توصيله بالأرضي نجد عند D3 يساوي صفر لأن الدايود يكون في حالة ON بينما D2 لا يوجد عنده دايود ولذلك يساوي 1 وD1 و D0 يساويان صفر لوجود الدايود عندهما ويكون الموضع1 والصف Row 1 يرسل بيانات 0100، ويتم تطبيق نفس الأمر مع باقي المواضع.
ونجد مما سبق ان كل موضع من المواضع يصدر بيانات مختلفة تماما عن بعضها البعض تبعا لاختلاف الدايودات الموجودة بكل موضع وهذا ما يطلق عليه ذاكرة حيث أننا لو قمنا بفصل الباور عن الدائرة وقمنا بتوصيلها مرة أخرى سوف تعطي لنا نفس البيانات مرة أخرى حيث أنه يخزن البيانات وهذا ما يطلق عليه الذاكرة وإذا أردت تغيير البيانات فعليك تغيير موضع الدايودات للحصول على البيانات التي تريدها لذلك يمكنك إطلاق اسم Read -Only Memories ROMs على الدائرة السابقة.
ROM 8×4
وتم تطوير الدائرة السابقة بوضع Decoder بدلا من المفتاح والديكودر يأخذ ثلاث خطوط (A0 وA1 و A2) تبدأ من 000 إلى 111 ، ويفعل واحد من الثماني مواضع أي أنه يجعله موصل بالأرضي، ومن خلال هذه الدائرة قمنا بعمل ذاكرة ROM ثماني صفوف من 0 إلى 7 وأربع مخارج .
Fusible Programmable
بعد ذلك تم التطوير واستبدال الدايودات بخلية تخزين (وهي عبارة عن ترانزستور وفيوز عندما يكون الفيوز واصل ب 5 فولت يعمل الترانزستور ويتم اخراج 1 والعكس عند عمل الفيوز أو حرق الفيوز وبالتالي لا يعمل الترانزستور ويكون الخرج 0) ويمكن أن يكون الترانزستور ثنائي Biplar أو ترانزستور موسفت MOS، ويتم تخزين 0 عند حرق الفيوز ويتم تخزين 1 عند عمل الفيوز ولكن كيف يتم حرق الفيوز؟ يتم ذلك عن طريق مبرمجات يتم تصنيعها من قبل الشركة المصنعة، ويجب ملاحظة أن هناك بعض الفيوزات لا يمكن معالجته بعد إحراقة فيكون مخزن صفر إلى الأبد أو 1 إلى الأبد، ولذلك تم اختراع فيوزات يطلق عليها Fusible Programmable تمكنك من إعادتها مرة أخرى إلى العمل وهذا ما يطلق عليه PROM، أما إذا كان يمكنك إعادة عمل الفيوز مرة أخرى مع مسح البيانات وإعادة تخزينها مرة أخرى(تغيير البيانات) يطلق عليها EEROM.
يطلق عليها اسم ذاكرة الوصول العشوائي وهي ذواكر تمكنك من قراءة البيانات الموجودة عليها وأيضا الكتابة عليها وتغييرها، وفيها تختار العناوين عشوائيا، أو وفق الترتيب المطلوب؛ سواء في عملية الكتابة، أو عملية القراءة.
تعرف ذاكرة الوصول العشوائي بأنها شرائح تستخدم للاحتفاظ بالبيانات والبرامج في أثناء تشغيل الجهاز، وهي تفقد محتوياتها تماما عند إغلاق الجهاز، أو انقطاع التيار الكهربائي، ويتم تصنيعها أيضا من ترانزستورات ثنائية مثل Static RAMs SRAMs أو ترانزستورات موسفت مثل Static RAMs SRAMs و Dynamic RAMs DRAMs و Nonvolatile RAMs NVRAMs.
Static RAM
Dynamic RAM
تستخدم هذه الذاكرة المواسعات بوصفها عناصر لتخزين البيانات؛ لدا لا يمكنها الاحتفاظ بالبيانات المخزنة مدة طويلة من دون إعادة شحن المواسعات بطريقة تسمى (Refresh).
ذاكرة Dynamic RAM الخلية بها عبارة عن ترانزستور و مكثف، ويتم تخزين القيمة 1 عن طريق Data in يتم اخذ قيمة 1 منها إلى الترانزستور ومن ثم شحن المكثف ولكن المشكلة عند قراءة البيانات يبدأ المكثف في التفريغ لذلك في هذا النوع لابد من إعادة تخزين البيانات كذا مرة (Refresh) للذاكرة حتى لا يفقد المكثف هذه البيانات ولذلك تكون هذه الذاكرة بطيئة أكثر من Static RAM ولكنها أرخص في الثمن وأقل صعوبة في التصنيع.
Nonvolatile RAM(FLASH)
أما الخلية في هذا النوع تكون عبارة عن موسفت وهذا الموسفت تكون به Floating Gate وهي بوابة عائمة تجعل الترانزستور يحتفظ بشحنته حتى لو تم قطع التيار الكهربائي.
المصادر
الالكترونيات الرقمية: الذواكر - Memory
دورة الالكترونيات الرقمية للمهندس وليد عيسى.كتاب الاتصالات والالكترونيات منهج أردني
أنواع الذواكر Memory Devices
 |
| أنواع الذواكر Memory Devices |
تم تقسيم الذواكر إلى ثلاث أقسام وهي الذواكر الضوئية والذواكر المغناطيسية وذواكر أشباه الموصلات وسوف نتعرف على كل نوع كما يلي:
ذواكر ضوئية Optical Memories
في هذا النوع يتم استعمال ال CD ROMs وهو عبارة عن قرص يتم تخزين البيانات عليه ويتم قراءة وتخزين البيانات عليه عن طريق ضوء الليزر.
ذواكر مغناطيسية Magnetic Memories
وهي عبارة عن ذواكر قديمة جدا مثل Floppy Disk حيث انه من بعد التسعينات لم يظهر Floppy Disk ويتم التخزين عليه حوالي 1 ميجا بايت وكانت مشاكله كثيرة جدا، ويوجد نوع أخر من الذواكر المغناطيسية يطلق عليه شريط المسجلات Digital Audio Tape كان يتم وضعه في مسجل وتخزين بعض البيانات عليه مثل تسجيل الصوت عليه وسماعه، ويمكن أخر حاجة من الذواكر المغناطيسية ولازالت موجودة في الأجهزة هي الهارد ديسك Hard Disk حيث يتم تخزين البيانات 1 و 0 على شكل فيض مغناطيسي موجود على القرص الصلب.
ذواكر أشباه الموصلات Semiconductor Memories
ويوجد بها نوعين هما ذواكر للقراءة فقط ROM و ذواكر للقراءة والكتابة RAM وسوف نقدم في السطور القادمة شرح تفصيلي لهما:
ذواكر للقراءة فقط Read -Only Memories ROMs
 |
| ذواكر للقراءة فقط Read -Only Memories ROMs |
هي ذاكرة قابلة للقراءة، ولا يمكن الكتابة عليها، والبيانات تخزن فيها في مرحلة الصنع ويتم وضع هذه البيانات من قبل الشركة المصنعة لهذه الذواكر، وهي موجودة في معظم الأجهزة الإلكترونية وتمتاز هذه الذاكرة بتخزين البيانات بصفة دائمة، ويتم صناعتها من ترانزستورات ثنائية مثل Mask ROM و PROM أو ترانزستورات موسفت مثل Mask ROM و PROM و EPROM و EEROM والميزة الأساسية في هذه الذواكر أنها لا تفقد البيانات المخزن ة عليها عند انقطاع التيار الكهربائي أو عند إزالتها ووضعها في جهاز أخر، ويمكن يكون النوع EEROM هو أشهرها ونجده في التلفزيونات والريسفيرات وهي ذاكرة قابلة للقراءة فقط ولكن قابلة للمسح.
دائرة عبارة عن مفتاح Switch له أكثر من موضع من 0 إلى 7 وموصل بمجموعة من الدايودات وكل صف من الصفوف تم وضع الدايودات بشكل مختلف عن الأخر، نجد لدينا مصدر جهد 5 فولت موصلة بمقاومة والديودات تأخذ من بعد المقاومة، نجد أن الموضع موصل بالأرضي ونجد عند الموضع 0 والصف Row 0 به ثلاث دايودات الدايود الأول عند توصيله بالأرضي الكاثود يكون صفر وهذا معناه لأن الدايود في حالة ON وهذا معناه أنه حوله جهد حوالي 0.7 فولت وهذا أقرب إلى 0 فولت من ال 5 فولت ولذلك نعتبرها Logic 0 ويصبح D3 و D2 و D1 يساوي صفر أما D0 يساوي 1 حيث أنه ليس عنده دايود، مما سبق يتضح لنا أن الموضع 0 يرسل بيانات 0001، أما الموضع 1 والصف Row 1 عند توصيله بالأرضي نجد عند D3 يساوي صفر لأن الدايود يكون في حالة ON بينما D2 لا يوجد عنده دايود ولذلك يساوي 1 وD1 و D0 يساويان صفر لوجود الدايود عندهما ويكون الموضع1 والصف Row 1 يرسل بيانات 0100، ويتم تطبيق نفس الأمر مع باقي المواضع.
ونجد مما سبق ان كل موضع من المواضع يصدر بيانات مختلفة تماما عن بعضها البعض تبعا لاختلاف الدايودات الموجودة بكل موضع وهذا ما يطلق عليه ذاكرة حيث أننا لو قمنا بفصل الباور عن الدائرة وقمنا بتوصيلها مرة أخرى سوف تعطي لنا نفس البيانات مرة أخرى حيث أنه يخزن البيانات وهذا ما يطلق عليه الذاكرة وإذا أردت تغيير البيانات فعليك تغيير موضع الدايودات للحصول على البيانات التي تريدها لذلك يمكنك إطلاق اسم Read -Only Memories ROMs على الدائرة السابقة.
ROM 8×4
 |
| ROM 8×4 |
وتم تطوير الدائرة السابقة بوضع Decoder بدلا من المفتاح والديكودر يأخذ ثلاث خطوط (A0 وA1 و A2) تبدأ من 000 إلى 111 ، ويفعل واحد من الثماني مواضع أي أنه يجعله موصل بالأرضي، ومن خلال هذه الدائرة قمنا بعمل ذاكرة ROM ثماني صفوف من 0 إلى 7 وأربع مخارج .
Fusible Programmable
 |
| Fusible Programmable |
بعد ذلك تم التطوير واستبدال الدايودات بخلية تخزين (وهي عبارة عن ترانزستور وفيوز عندما يكون الفيوز واصل ب 5 فولت يعمل الترانزستور ويتم اخراج 1 والعكس عند عمل الفيوز أو حرق الفيوز وبالتالي لا يعمل الترانزستور ويكون الخرج 0) ويمكن أن يكون الترانزستور ثنائي Biplar أو ترانزستور موسفت MOS، ويتم تخزين 0 عند حرق الفيوز ويتم تخزين 1 عند عمل الفيوز ولكن كيف يتم حرق الفيوز؟ يتم ذلك عن طريق مبرمجات يتم تصنيعها من قبل الشركة المصنعة، ويجب ملاحظة أن هناك بعض الفيوزات لا يمكن معالجته بعد إحراقة فيكون مخزن صفر إلى الأبد أو 1 إلى الأبد، ولذلك تم اختراع فيوزات يطلق عليها Fusible Programmable تمكنك من إعادتها مرة أخرى إلى العمل وهذا ما يطلق عليه PROM، أما إذا كان يمكنك إعادة عمل الفيوز مرة أخرى مع مسح البيانات وإعادة تخزينها مرة أخرى(تغيير البيانات) يطلق عليها EEROM.
ذواكر للقراءة والكتابة Read/Write Memories RAMs
 |
| ذواكر للقراءة والكتابة Read/Write Memories RAMs |
تعرف ذاكرة الوصول العشوائي بأنها شرائح تستخدم للاحتفاظ بالبيانات والبرامج في أثناء تشغيل الجهاز، وهي تفقد محتوياتها تماما عند إغلاق الجهاز، أو انقطاع التيار الكهربائي، ويتم تصنيعها أيضا من ترانزستورات ثنائية مثل Static RAMs SRAMs أو ترانزستورات موسفت مثل Static RAMs SRAMs و Dynamic RAMs DRAMs و Nonvolatile RAMs NVRAMs.
Static RAM
تستخدم هذه الذاكرة النطاطات بوصفها عناصر لتخزين البيانات؛ لذا تظل البيانات مخزنة طالما وجدتفولتية تغذية. نصنف هذه الذاكرة إلى نوعين رئيسين، هما:
- الذاكرة الاستاتيكية المتزامنة SYNCHRONOUS RAM: SRAM
- الذاكرة الاستاتيكية غير المتزامنة ASYNCHRONOUS RAM: ASRAM
Dynamic RAM
تستخدم هذه الذاكرة المواسعات بوصفها عناصر لتخزين البيانات؛ لدا لا يمكنها الاحتفاظ بالبيانات المخزنة مدة طويلة من دون إعادة شحن المواسعات بطريقة تسمى (Refresh).
ذاكرة Dynamic RAM الخلية بها عبارة عن ترانزستور و مكثف، ويتم تخزين القيمة 1 عن طريق Data in يتم اخذ قيمة 1 منها إلى الترانزستور ومن ثم شحن المكثف ولكن المشكلة عند قراءة البيانات يبدأ المكثف في التفريغ لذلك في هذا النوع لابد من إعادة تخزين البيانات كذا مرة (Refresh) للذاكرة حتى لا يفقد المكثف هذه البيانات ولذلك تكون هذه الذاكرة بطيئة أكثر من Static RAM ولكنها أرخص في الثمن وأقل صعوبة في التصنيع.
Nonvolatile RAM(FLASH)
أما الخلية في هذا النوع تكون عبارة عن موسفت وهذا الموسفت تكون به Floating Gate وهي بوابة عائمة تجعل الترانزستور يحتفظ بشحنته حتى لو تم قطع التيار الكهربائي.
المصادر
الالكترونيات الرقمية: الذواكر - Memory
دورة الالكترونيات الرقمية للمهندس وليد عيسى.