Memoria

La memoria è il luogo di conservazione elettronico delle istruzioni e dei dati che un computer deve raggiungere rapidamente. È qui che vengono archiviate le informazioni per un utilizzo immediato. La memoria è una delle funzioni di base di un computer, perché senza di essa, un computer non sarebbe in grado di funzionare correttamente. La memoria viene utilizzata anche dal sistema operativo, dall'hardware e dal software di un computer.

Esistono tecnicamente due tipi di memoria del computer: primaria e secondaria. Il termine memoria è usato come sinonimo di memoria primaria o come abbreviazione di un tipo specifico di memoria primaria chiamata memoria ad accesso casuale (RAM). Questo tipo di memoria si trova su microchip fisicamente vicini al microprocessore di un computer.

Se il processore centrale (CPU) di un computer dovesse utilizzare solo un dispositivo di archiviazione secondario, i computer diventerebbero molto più lenti. In generale, maggiore è la memoria (memoria primaria) di un dispositivo informatico, minore è la frequenza con cui il computer deve accedere alle istruzioni e ai dati da forme di archiviazione (secondarie) più lente.

Questa immagine mostra come la memoria primaria, secondaria e cache si relazionano tra loro in termini di dimensioni e velocità.

Memoria vs. archiviazione

Il concetto di memoria e archiviazione può essere facilmente combinato con lo stesso concetto; tuttavia, esistono alcune differenze distinte e importanti. In breve, la memoria è la memoria primaria, mentre l'archiviazione è la memoria secondaria. La memoria si riferisce alla posizione dei dati a breve termine, mentre l'archiviazione si riferisce alla posizione dei dati archiviati a lungo termine.

La memoria viene spesso definita come memoria principale su un computer, come la RAM. La memoria è anche il luogo in cui vengono elaborate le informazioni. Consente agli utenti di accedere ai dati archiviati per un breve periodo. I dati vengono archiviati solo per un breve periodo perché la memoria primaria è volatile, il che significa che non vengono conservati quando il computer è spento.

Il termine archiviazione si riferisce alla memoria secondaria ed è il luogo in cui vengono conservati i dati in un computer. Un esempio di archiviazione è un disco rigido o un disco rigido (HDD). L'archiviazione non è volatile, il che significa che le informazioni sono ancora lì dopo che il computer è stato spento e poi riacceso. Un programma in esecuzione può trovarsi nella memoria principale di un computer quando è in uso, per un rapido recupero delle informazioni, ma quando il programma viene chiuso, risiede nella memoria secondaria o nella memoria.

Anche la quantità di spazio disponibile nella memoria e nell'archiviazione è diversa. In generale, un computer disporrà di più spazio di archiviazione rispetto alla memoria. Ad esempio, un laptop può avere 8 GB di RAM pur avendo 250 GB di spazio di archiviazione. La differenza di spazio è dovuta al fatto che un computer non avrà bisogno di un accesso rapido a tutte le informazioni memorizzate su di esso contemporaneamente, quindi sarà sufficiente allocare circa 8 GB di spazio per eseguire i programmi.

I termini memoria e archiviazione possono creare confusione perché il loro utilizzo oggi non è sempre coerente. Ad esempio, la RAM può essere definita memoria primaria e i tipi di memoria secondaria possono includere la memoria flash. Per evitare confusione, può essere più facile parlare di memoria in termini di volatile o non volatile e di archiviazione in termini di primaria o secondaria.

Come funziona la memoria del computer?

Quando un programma è aperto, viene caricato dalla memoria secondaria alla memoria primaria. Poiché esistono diversi tipi di memoria e archiviazione, un esempio potrebbe essere un programma che viene spostato da un'unità a stato solido (SSD) alla RAM. Poiché l'accesso all'archivio principale è più veloce, il programma aperto sarà in grado di comunicare con il processore del computer a velocità più elevate. È possibile accedere immediatamente alla memoria primaria dagli slot di memoria temporanei o da altre posizioni di archiviazione.

La memoria è volatile, il che significa che i dati in memoria vengono memorizzati temporaneamente. Una volta spento un dispositivo informatico, i dati archiviati nella memoria volatile verranno automaticamente eliminati. Quando un file viene salvato, verrà inviato alla memoria secondaria per l'archiviazione.

Esistono più tipi di memoria disponibili per un computer. Funzionerà in modo diverso a seconda del tipo di memoria primaria utilizzata, ma in generale, la memoria basata su semiconduttori è più associata alla memoria. La memoria a semiconduttore sarà costituita da circuiti integrati con transistor MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) a base di silicio.

Tipi di memoria del computer

In generale, la memoria può essere suddivisa in memoria primaria e secondaria; inoltre, ci sono numerosi tipi di memoria quando si parla solo della memoria primaria. Alcuni tipi di memoria primaria includono quanto segue

• Memoria cache. Questa area di archiviazione temporanea, nota come cache, è più facilmente disponibile per il processore rispetto alla sorgente di memoria principale del computer. Viene anche chiamata memoria della CPU perché è tipicamente integrata direttamente nel chip della CPU o posizionata su un chip separato con un'interconnessione bus con la CPU.
• RAM. Il termine si basa sul fatto che qualsiasi posizione di archiviazione è accessibile direttamente dal processore.
• RAM dinamica. La DRAM è un tipo di memoria a semiconduttore tipicamente utilizzata dai dati o dal codice di programma necessari al funzionamento di un processore di computer.
• RAM statica. SRAM conserva i bit di dati nella sua memoria per tutto il tempo in cui viene fornita alimentazione. A differenza della DRAM, che memorizza i bit in celle costituite da un condensatore e un transistor, la SRAM non deve essere periodicamente aggiornata.
• Doppia velocità di trasmissione dati SDRAM. DDR SRAM è una SDRAM che può teoricamente migliorare la velocità di clock della memoria fino ad almeno 200 MHz.
• Double Data Rate 4 RAM dinamica sincrona. La RAM DDR4 è un tipo di DRAM che ha un'interfaccia a larghezza di banda elevata ed è il successore delle sue precedenti versioni DDR2 e DDR3. La RAM DDR4 consente requisiti di tensione inferiori e una maggiore densità del modulo. È abbinato a velocità di trasferimento dati più elevate e consente moduli di memoria dual in-line (DIMMS) fino a 64 GB.
• Rambus Dynamic RAM. DRDRAM è un sottosistema di memoria che prometteva di trasferire fino a 1.6 miliardi di byte al secondo. Il sottosistema è costituito dalla RAM, dal controller RAM, dal bus che collega la RAM al microprocessore e dai dispositivi del computer che la utilizzano.
• Memoria di sola lettura. La ROM è un tipo di memoria del computer contenente dati permanenti non volatili che, normalmente, possono essere solo letti e non scritti. La ROM contiene la programmazione che consente a un computer di avviarsi o rigenerarsi ogni volta che viene acceso.
• ROM programmabile. PROM è una ROM che può essere modificata una volta da un utente. Consente a un utente di personalizzare un programma microcodice utilizzando una macchina speciale chiamata programmatore PROM.
• PROM cancellabile. EPROM è una PROM di memoria di sola lettura programmabile che può essere cancellata e riutilizzata. La cancellazione è causata dal riflesso di un'intensa luce ultravioletta attraverso una finestra progettata nel chip di memoria.
• PROM cancellabile elettricamente. EEPROM è una ROM modificabile dall'utente che può essere cancellata e riprogrammata ripetutamente mediante l'applicazione di una tensione elettrica superiore al normale. A differenza dei chip EPROM, non è necessario rimuovere le EEPROM dal computer per essere modificate. Tuttavia, un chip EEPROM deve essere cancellato e riprogrammato nella sua interezza, non selettivamente.
• Memoria virtuale. Una tecnica di gestione della memoria in cui la memoria secondaria può essere utilizzata come se fosse una parte della memoria principale. La memoria virtuale utilizza hardware e software per consentire a un computer di compensare le carenze di memoria fisica trasferendo temporaneamente i dati dalla RAM all'archiviazione su disco.

Cronologia della storia e dell'evoluzione della memoria del computer

All'inizio degli anni Quaranta, la memoria era disponibile solo fino a pochi byte di spazio. Uno dei segni di progresso più significativi durante questo periodo è stata l'invenzione della memoria della linea di ritardo acustico. Questa tecnologia ha consentito alle linee di ritardo di memorizzare i bit come onde sonore nel mercurio e ai cristalli di quarzo di agire come trasduttori per leggere e scrivere bit. Questo processo potrebbe memorizzare alcune centinaia di migliaia di bit. Alla fine degli anni '1940, la memoria non volatile iniziò a essere ricercata e fu creata la memoria a nucleo magnetico, che consentiva il richiamo della memoria dopo una perdita di potenza. Negli anni '1940, questa tecnologia è stata migliorata e commercializzata e ha portato all'invenzione della PROM nel 1950. La memoria a nucleo magnetico è diventata così diffusa che è stata la forma principale di memoria fino agli anni '1956.

I transistor a effetto di campo a semiconduttore di ossido di metallo, noti anche come memoria a semiconduttore MOS, sono stati inventati nel 1959. Ciò ha consentito l'uso di transistor MOS come elementi per l'immagazzinamento delle celle di memoria. La memoria MOS era più economica e necessitava di meno energia rispetto alla memoria a nucleo magnetico. La memoria bipolare, che utilizzava transistor bipolari, iniziò ad essere utilizzata nei primi anni '1960.

Nel 1961, Bob Norman propose il concetto di memoria a stato solido utilizzato su un chip a circuito integrato (IC). IBM ha introdotto la memoria nel mainstream nel 1965. Tuttavia, gli utenti hanno trovato la memoria a stato solido troppo costosa da utilizzare in quel momento rispetto ad altri tipi di memoria. Altri progressi durante la prima metà degli anni '1960 furono l'invenzione della SRAM bipolare, l'introduzione della DRAM da parte di Toshiba nel 1965 e l'uso commerciale della SRAM nel 1965. La cella DRAM a transistor singolo fu sviluppata nel 1966, seguita da un dispositivo a semiconduttore MOS utilizzato per creare ROM nel 1967. Dal 1968 all'inizio degli anni '1970, anche la memoria MOS di tipo N (NMOS) ha iniziato a diventare popolare.

All'inizio degli anni '1970, la memoria basata su MOS iniziò a diventare molto più ampiamente utilizzata come forma di memoria. Nel 1970, Intel aveva il primo chip IC DRAM commerciale. Un anno dopo, è stata sviluppata la PROM cancellabile e la EEPROM è stata inventata nel 1972.