แรม (RAM) และ รอม (ROM)

1.จงบอกประเภทของแรม (Ram)

ประเภทของแรม (RAM)

       โดยทั่วไปสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทใหญ่ คือ Static RAM (SRAM) โดยมีรายระเอียดดังนี้

• Static RAM (SRAM) นิยมนำไปใช้เป็นหน่วยแคช (Cache) ภายในตัวซีพียู เพราะมีความเร็วในการทำงานสูงกว่า DRAM มาก แต่ไม่สามารถทำให้มีขนาดความจุสูงๆได้ เนื่องจากกินกระแสไฟมากจนทำให้เกิดความร้อนสูง
• Dynamic RAM(DRAM) นิยม นำไปใช้ทำเป็นหน่วยความจำหลักของระบบในรูปแบบของซิปไอซี (Integrated Circuit) บนแผงโมดุลของหน่วยความจำ RAM หลากหลายชนิด เช่น SDRAM,DDR SDRAM,DDR-II และ RDRAM เป็นต้น โดยออกแบบให้มีขนาดความจุสูงๆได้ กินไฟน้อย และไม่เกิดความร้อนสูง

    ชนิดของแรมหรือแรม DRAM (ในปัจจุบัน)
DRAM ที่นำมาใช้ทำเป็นแผงหน่อยความจำหลักของระบบชนิดต่างๆในปัจจุบันดังนี้

1. SDRAM (Synchronous DRAM)

ตัวซิปจะใช้บรรจุภัณฑ์ (Package) แบบ TSOP (Thin Smail Outine Package) ติดตั้งอยู่บน แผงโมดูล แบบ DIMM (Dual Inline Memory Module) ที่มีร่องบากบริเวณแนวขาสัญญาณ 2 ร่อง และมีจำนวนขาทั้งสิ้น 168 ขา ใช้แรงดันไฟ 3.3 โวลต์ ความเร็วบัสมีให้เลือกใช้ทั้งรุ่น PC-66 (66 MHz), PC-100 (100 MHz), PC-133 (133 MHz) และ PC-150 (150MHz) ปัจจุบันหมดความเป็นที่นิยมไปแล้ว จะพบได้ก็แต่เพียงในคอมพิวเตอร์รุ่นเก่าๆทั้งนั้น

2. DDR SDRAM (Double Date Rate SDRAM)
          ตัวซิปจะใช้บรรจุภัณฑ์แบบ TSOP เช่นเดียวกับ SDRAM และมีขนาด ความยาวของแผงโมดูลเท่ากัน คือ 5.25 นิ้ว ติดตั้งอยู่บนแผงโมดูลแบบ DIMM ที่มีร่องบากบริเวณแนวขาสัญญาณ 1 ร่อง และมีจำนวนขาทั้งสิ้น 184 ขาใช้แรงดันไฟ 2.5 โวลต์ รองรับความจุสูงสุดได้ 1 GB/แผง ความเร็วบัสในปัจจุบันมีให้เลือกใช้ตั่งแต่ 133 MHz (DDR-266) ไปจนถึง 350 MHz (DDR-700) สำหรับ DRAM ชนิดนี้ปัจจุบันกำลังจะตกรุ่น การจำแนกรุ่นของ DDR SDRAM นอกจากจะจำแนกออกตามความเร็วบัสที่ใช้งาน เช่น DDR-400 (400 MHz effective) ซึ่งคิดจาก 200 MHz (ความถี่สัญญาณนาฬิกา๗ x 2 (จำนวนครั้งที่ใช้รับส่งข้อมูลในแต่ละรอบของสัญญาณนาฬิกา) แล้ว ยังถูกจำแนกออกตามค่าอัตราความเร็วในการรับส่งข้อมูล (Bandwidth) ที่มีหน่วยความจำเป็นเมกะไบต์ต่อวินาที (MB/s) ด้วยเช่น PC3200 ซึ่งคิดจาก 8 (ความกว้างของบัสขนาด 8 ไบต์ หรือ 64 บิต) x 200 MHz (ความถี่สัญญาณนาฬิกา) x 2 (จำนวนครั่งที่ใช้รับส่งข้อมูลในแต่ละรอบสัญญาณนาฬิกา)เท่ากับอัตตราความ เร็วในการรับส่งข้อมูลที่ 3,200 MB/s โดยประมาณนั่นเอง นอกจากนี้ยังมีรุ่นอื่นๆอีก เช่น PC2100 (DDR-266), PC2700
(DDR-33), PC3600 (DDR-450), PC4000(DDR-500),PC4200(DDR-533), และ PC5600 (DDR-700) เป็นต้น

          3. DDR-II SDRAM

ตัวซิปจะใช้บรรจุภัณฑ์แบบ FBGA (Fine-Pitch Ball Gril Array) ที่มีความต้านทานไฟฟ้าต่ำกว่าแบบ TSOP อีกทั่งยังสามารถออกแบบให้ตัวซิปมีขนาดเล็กและบางลงได้ ซิปดังกล่าวถูกติดตั้งอยู่บนแผงโมดูลแบบ DIMM ที่มีร่องบากบริเวณแนวขาสัญญาณ 1 ร่อง และมีจำนวนขาทั่งสิ้น 240 ขา ใช้แรงดันไฟเพียง1.8โวลต์ รองรับความจุได้สูงสุดถึง 4 GB ความเร็วบัสในปัจจุบันมีให้เลือกใช้ตั่งแต่ 200 MHz (DDR2-400) ไปจนถึง 450 MHz (DDR2-900) สำหรับ DRAM ชนิดนี้ปัจจุบันกำลังได้รับความนิยมเป็นอย่างมาก จนคาดว่าในอีกไม่ใช่จะเข้ามาแทนที่มาตรฐานเดิมคือ DDR SDRAM ในที่สุด นอกจากรุ่นของ DDR-II นอกจากจำแนกออกตามความเร็วของบัสที่ใช้งาน เช่น DDR2-667 (667 MHz effective) ซึ่งคิดจาก 333 MHz (ความถี่สัญญาณนาฬิกา) x 2 จำนวนครั่งที่ใช้รับส่งข้อมูลในแต่ละรอบของสัญญาณนาฬิกา) แล้ว ยังถูกจำแนกออกตามค่าแบนด์วิดธ์ (Bandwidth) ด้วย เช่น PC2-5400 ซึ่งคิดจาก 8 (ความกว้างของบัสขนาด 8 ไบต์) x 333 MHz ( ความถี่สัญญาณนาฬิกา) x 2 (จำนวนครั่งที่ใช้รับส่งข้อมูลในแต่ระรอบของสัญญาณนาฬิกา๗ เท่าอัตตราความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่ 5,400 MB/s โดยประมั่นเอง นอกจากนี้ยังมีรุ่นอื่นๆอีกเช่น PC2-4300 (DDR-533),PC2-6400(DDR2-800) และ PC2-7200 (DDR2-900) เป็นต้น

4. RDAM (RAMBUS DRAN)

ถูกพัฒนาขึ้นมาโดยบริษัท Ram bus lnc โดยนำมาใช้งานครั้งแรกร่วมกับซิปเซต i850 และซีพียู Pentium 4 ของ Intel ในยุคเริ่มต้น ปัจจุบันไม่ค่อยได้รับความนิยมเท่าที่ควร โดยซิปเซต และเมนบอร์ดของ Intel เพียงบางรุ่นเท่านั้นที่สนับสนุน ตัวซิปจะใช้บรรจุภัณฑ์แบบ CSP (Chip-Scale Package) ติดตั้งอยู่บนแผงโมดูลแบบ RIMM (Ram bus Inline Memory Module) ที่มีร่องบากบริเวณแนวขาสัญญาณ 2 ร่อง ใช้แรงดันไฟ 2.5 โวลต์ และรองรับความจุสูงสุดได้มากถึง 2 GB ปัจจุบัน RDRAM ที่มีวางขายในท้องตลาด สามารถแบ่งได้ออกเป็น 2 กลุ่ม คือ

• RDRAM (16บิต) เป็น RDRAM แบบ Single Channel ที่มีความกว้างบัส 1 แชนแนลขนาด 16 บิต (2ไบต์) มีจำนวลขาทั้งสิ้น 184 ขา การจำแนกรุ่นโดย มากจำแนกออกตามความเร็วบัสที่ใช้งาน เช่น PC-800 (800 MHz),PC-1066(1,066 MHZ) และ PC-1200 (1,200 MHz) เป็นต้น
• RDRAM(32บิต) เป็น RDRAM แบบ Dual Channel ที่มีความกว้างบัส 2 แชนแนลขนาด 32 บิต (4ไบต์) มีจำนวนขาทั้งสิ้น 242 ขา การจำแนกรุ่นโดยมากจะจำแนกออกตามค่าแบนด์วิดธ์ (Bandwidth) ที่ได้รับ เช่น RIMM 3200(PC-800),RIMM 4200(PC-1066),RIMM 4800(PC-1200) และ RIMM 6400 (PC-1600) เป็นต้น

นอกจากนี้ในอนาคตยังอาจพัฒนาให้มีความกว้างบัสเพิ่มมากขึ้นถึง 4 แชนแนลขนาด 64 บิต(8 ไบต์) ที่ทำงานด้วยความเร็วบัสสูงถึง 1,333 และ 1,600 MHz effective ออกมาด้วย โดยจะให้แบนด์วิดธ์มากถึง 10.6 และ 12.8 GB/s ตามลำดับ

2.จงบอกประเภทของรอม(Rom)

รอม (ROM: Read-only Memory หน่วยความจำอ่านอย่างเดียว) เป็นหน่วยความจำแบบสารกึ่งตัวนำชั่วคราวชนิดอ่านได้อย่างเดียว ใช้เป็นสื่อบันทึกในคอมพิวเตอร์ เพราะไม่สามารถบันทึกซ้ำได้ (อย่างง่ายๆ) เป็นหน่วยความจำที่มีซอฟต์แวร์หรือข้อมูลอยู่แล้ว และพร้อมที่จะนำมาต่อกับไมโครโพรเซสเซอร์ได้ โดยตรง หน่วยความจำประเภทนี้แม้ไม่มีไฟเลี้ยงต่ออยู่ ข้อมูลก็จะไม่หายไปจากหน่วยความจำ (nonvolatile) โดยทั่วไปจะใช้เก็บข้อมูลที่ไม่ต้องมีการแก้ไขอีกแล้วเช่น

• เก็บโปรแกรมไบออส (Basic Input output System : BIOS) หรือเฟิร์มแวร์ ที่ควบคุมการทำงานของคอมพิวเตอร์
• ใช้เก็บโปรแกรมการทำงานสำหรับเครื่องคิดเลข
• ใช้เก็บโปรแกรมของคอมพิวเตอร์ที่ทำงานเฉพาะด้าน เช่น ในรถยนต์ที่ใช้ระบบคอมพิวเตอร์ควบคุมวงจร ควบคุมในเครื่องซักผ้า เป็นต้น

หน่วยความจำประเภท ROM นี้ยังแบ่งออกเป็นประเภทย่อยๆ ตามลักษณะการใช้งานได้หลายประเภท สำหรับเทคโนโลยีในการผลิตตัวไอซีที่ทำหน้าที่เป็น ROM มีทั้งแบบ MOS และแบบไบโพลาร์ ดังแผนภาพ

ชนิดของ ROM

1.   Mask ROM

หน่วยความจำประเภทนี้ ข้อมูลทั้งหมดที่อยู่ภายในจะถูกโปรแกรมมาจากโรงงานตั้งแต่ขั้นตอนการผลิตไอ ซี เราจะใช้ ROM ชนิดนี้ เมื่อข้อมูลนั้นไม่มีการเปลี่ยนแปลง และเหมาะสำหรับงานที่ผลิตครั้งละมากๆ ผู้ใช้ไม่สามารถ เปลี่ยนแปลงข้อมูลภายใน ROM ได้ ROM ประเภทนี้มีทั้งแบบไบโพลาร์และแบบ MOS

2.   PROM (Programmable ROM)

จากไอซี ROM แบบแรกการโปรแกรมข้อมูลจะต้องโปรแกรมมาจากโรงงาน และต้องผลิตจำนวนมากจึงจะคุ้มค่ากับต้นทุนในการผลิต อีกทั้งโรงงานผู้ผลิตไอซีจะรู้ข้อมูลที่เก็บอยู่ด้วย สำหรับระบบดิจิตอลหรือคอมพิวเตอร์ที่ผลิตออกมาจำนวนไม่มากและต้องการใช้ หน่วยความจำ ROM สามารถนำหน่วยความจำ ROM มาโปรมแกรมเองได้ โดยหน่วยความจำนี้จะเรียกว่า PROM ( Programmable Read Only Memory ) หน่วยความจำประเภทนี้ เซลล์เก็บข้อมูลแต่ละเซลล์จะมีฟิวส์ ( fused ) ต่ออยู่ เป็นหน่วยความจำที่ข้อมูลที่ต้องการโปรแกรมจะถูกโปรแกรมโดยผู้ใช้เอง โดยป้อนพัลส์แรงดันสูง ( HIGH VOLTAGE PULSED ) ไอซี PROM ที่ยังไม่ถูกโปรแกรมนั้น ข้อมูลทุกเซลล์หรือทุกบิตจะมีค่าเท่ากันหมด คือ มีลอจิกเป็น 1 แต่เมื่อได้มีการโปรแกรมโดยป้อนแรงดันไฟสูงๆเข้าไปจะทำให้เซลล์บางเซลล์ ฟิวส์ขาดไป ทำให้ตำแหน่งที่เซลล์นั้นต่ออยู่มีลอจิกเป็น 0 เมื่อ PROM ถูกโปรแกรมแล้ว ข้อมูลภายใน จะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้อีก เนื่องจากฟิวส์ที่ขาดไปแล้วไม่สามารถต่อได้ หน่วยความจำชนิดนี้ จะใช้ในงานที่ใช้ความเร็วสูง ซึ่งความเร็วสูงกว่า หน่วยความจำที่โปรแกรมได้ชนิดอื่นๆ

3.   EPROM (Erasable Programmable ROM)

หน่วยความจำประเภท EPROM เป็นหน่วยความจำประเภท PROM ที่สามารถลบข้อมูลหรือโปรแกรมข้อมูลใหม่ได้ เหมาะสำหรับงานสร้างวงจรต้นแบบที่อาจต้องมีการแก้ไขโปรแกรมหรือข้อมูลใหม่ ข้อมูลจะถูกโปรแกรม โดยผู้ใช้โดยการให้สัญญาณ ที่มีแรงดันสูง ( HIGH VOLTAGE SIGNAL ) ผ่านเข้าไปในตัว EPROM ซึ่งเป็นวิธีเดียวกับที่ใช้ใน PROM หน่วยความจำประเภทนี้มี 2 ประเภท คือ ประเภทที่ลบข้อมูลด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต หรือที่เรียกกันว่า UV PROM ส่วนอีกประเภทหนึ่งเป็นหน่วยความจำที่ลบข้อมูลด้วยไฟฟ้า เรียกว่า EEPROM ย่อมาจาก Electrical Erasable PROM

การอ่านขนาดความจุจาก Data Sheet

จากรูป แสดงให้เห็นส่วนประกอบพื้นฐานของ ROM ซึ่งจะมีสัญญาณต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับ ROM และทุกซิปที่อยู่ใน ROM มักมีการจัดแบ่งแยกหน้าที่เสมอ เช่น ขาแอดเดรสของ ROM เป็นอินพุต ส่วนขาข้อมูลจะเป็นเอาต์พุต โดยหลักการแล้วขาข้อมูลจะต่อเข้ากับบัสข้อมูลซึ่งเป็นบัส 2 ทาง ลักษณะโครงสร้างภายในของข้อมูลในหน่วยความจำสามารถดูได้จาก Data Sheet ของ ROM นั้นๆ เช่น ROM ที่ระบุเป็น 1024 8 หรือ 4096 8 ตัวเลขชุดแรก (1024,4096) จะบอกถึงจำนวนตำแหน่งที่ใช้เก็บข้อมูลภายใน ส่วนตัวเลขชุดที่สอง ( 8,8 ) จะเป็นตัวบอกถึงจำนวนบิตของข้อมูลแบบขนานที่อ่านจาก ROM

ในการที่จะกำหนดจำนวนเส้นของบัสแอดเดรสที่ใช้กับ ROM จะสามารถรู้ได้จาก

2 ยกกำลัง x = จำนวนแอดเดรสที่อ้างถึง

เช่น 2 ยกกำลัง x = 4096 จะได้ x = 12 ซึ่งก็คือ จำนวนเส้นบัสแอดเดรสนั่นเอง

การอ่านข้อมูลจาก ROM

1. CPU จะส่งแอดเดรสไปให้ ROM แอดเดรสดังกล่าวจะปรากฏ เป็นแอดเดรสที่ต้องการอ่าน ใน ROMโดยข้อมูลจะถูกอ่านออกมาเพียงครั้งละ 1 ไบต์เท่านั้น
2. CPU จะต้องให้ช่วงเวลาของการส่งแอดเดรสยาวนานพอประมาณ ( Wait State ) เรียกว่า Access Time โดยปกติแล้วจะต้องใช้เวลาประมาณ 100 - 300 นาโนวินาที ซึ่งขึ้นอยู่กับชนิดของ ROM ซึ่ง ROM จะใช้เวลานั้นในการถอดรหัสแอดเดรส ของข้อมูลที่ต้องการจะอ่านออกมาที่เอาต์พุตของ ROM ซึ่งถ้าใช้เวลาเร็วกว่านั้น ROM จะตอบสนองไม่ทัน
3. CPU จะส่งสัญญาณไปทำการเลือก ROM เรียกว่า สัญญาณ CS (Chip Select) เพื่อบอกว่าต้องการเลือก ROM ซึ่งเป็นการส่งสัญญาณเพื่อยืนยันการเลือกซิปนั่นเอง
4. ข้อมูลจะผ่านออกทางขาข้อมูลชั่วขณะจังหวะการเลือกซิป และเมื่อขาการเลือกซิปไม่แอคทีฟ ข้อมูลก็จะเข้าสู่ภาวะที่มีอิมพีแดนซ์สูง