कंप्यूटर मेमोरी

निर्देश और डेटा के भंडारण और पुनर्प्राप्ति के लिए एक कंप्यूटर सिस्टम में मेमोरी आवश्यक है। एक सिस्टम इन निर्देशों और डेटा को संग्रहीत करने के लिए विभिन्न उपकरणों का उपयोग करता है जो इसके संचालन के लिए आवश्यक हैं। यह उपकरण अस्थायी या स्थायी आधार पर डेटा स्टोर करने के लिए जिम्मेदार हैं।

मेमोरी के प्रकार

प्राथमिक मेमरी

मेमोरी यूनिट जो सीधे सीपीयू के साथ संचार करती है उसे मुख्य मेमोरी या आंतरिक मेमोरी या प्राथमिक मेमोरी कहा जाता है।

प्राथमिक मेमोरी कंप्यूटर को तत्काल हेरफेर/बदलाव के लिए डेटा स्टोर करने और वर्तमान में संसाधित होने वाली चीज़ों का ट्रैक रखने की अनुमति देती है। इसकी सीमित भंडारण क्षमता होती है।

प्राथमिक मेमोरी को आगे दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है जो इस प्रकार हैं -

1. रैंडम एक्सेस मेमोरी (रैम) : इसे पढ़ने/लिखने (read/write) की मेमोरी के रूप में भी जाना जाता है, जो सीपीयू को पढ़ने के साथ-साथ इसमें डेटा और निर्देश लिखने की अनुमति देता है। यह मेमोरी प्रकृति में अस्थिर होती है, इसका मतलब है कि जब बिजली बंद कर दी जाती है, तो इस मेमोरी की सामग्री हमेशा के लिए खो जाती है। इसे वोलेटाइल मेमोरी या अस्थायी भंडारण के रूप में भी जाना जाता है।

RAM का उपयोग इनपुट डेटा, आउटपुट डेटा और मध्यवर्ती परिणामों के अस्थायी भंडारण के लिए किया जाता है। कंप्यूटर सिस्टम में RAM की मात्रा कंप्यूटर के प्रदर्शन को प्रभावित कर सकती है।

RAM की दो श्रेणियां इस प्रकार हैं -

(i) डायनेमिक रैम (DRAM) : यह मेमोरी सेल्स से बना होता है जहां प्रत्येक सेल एक कैपेसिटर और एक ट्रांजिस्टर से बना होता है। जानकारी को स्टोर करने के लिए DRAM को लगातार रिफ्रेश करना चाहिए। DRAM धीमा, कम खर्चीला है और कंप्यूटर के मदरबोर्ड पर कम जगह घेरता है।

(ii) स्टेटिक रैम (SRAM) : यह डेटा को तब तक बनाए रखता है जब तक मेमोरी चिप को पावर प्रदान की जाती है। SRAM को समय-समय पर रिफ्रेश करने की आवश्यकता नहीं है। यह प्रत्येक मेमोरी सेल के लिए कई ट्रांजिस्टर का उपयोग करता है। यह कैपेसिटर का उपयोग नहीं करता है। SRAM को इसकी उच्च गति के कारण अक्सर कैश मेमोरी का उपयोग किया जाता है। SRAM, DRAM से अधिक महंगा और तेज है।

RAM आवृत्ति मेगाहर्ट्ज में मापी जाती है और आमतौर पर RAM विनिर्देशन में DDR संस्करण का तुरंत अनुसरण करती है। उदाहरण के लिए, 8GB DDR4-2400 RAM 2400MHz की आवृत्ति पर चल रहा है।

2. रीड ओनली मेमोरी (ROM) : इसे नॉन - वोलेटाइल मेमोरी या स्थायी भंडारण के रूप में भी जाना जाता है। बिजली बंद होने पर यह अपनी सामग्री खोता नहीं है। ROM केवल एक बार डेटा और निर्देश लिख सकता है। निर्माण के समय एक बार ROM चिप को प्रोग्राम करने के बाद, इसे फिर से प्रोग्राम या फिर से नहीं लिखा जा सकता है। इसलिए, इसमें केवल पढ़ने की क्षमता है, लिखने की नहीं। इसका उपयोग कंप्यूटर की स्टार्ट-अप जानकारी को संग्रहीत करने के लिए किया जाता है।

ROM की तीन श्रेणियां इस प्रकार हैं -

(i) प्रोग्रामेबल रोम (PROM) : यह प्रकृति में नॉन - वोलेटाइल भी है। एक बार PROM प्रोग्राम हो जाने के बाद, इसकी सामग्री को कभी नहीं बदला जा सकता है। यह वन-टाइम प्रोग्रामेबल डिवाइस है। इस प्रकार की मेमोरी वीडियो गेम कंसोल, मोबाइल फोन, इम्प्लांटेबल मेडिकल डिवाइस और हाई डेफिनिशन मल्टीमीडिया इंटरफेस में पाई जाती है।

(ii) इरेजेबल प्रोग्रामेबल रोम (EPROM) : यह PROM के समान है, लेकिन इसे मजबूत पराबैंगनी प्रकाश के संपर्क में आने से मिटाया जा सकता है, फिर से लिखा जा सकता है। इसलिए, इसे Ultraviolet Erasable Programmable ROM (UVEPROM) के रूप में भी जाना जाता है।

(iii) इलैक्ट्रिकली इरेजेबल प्रोग्रामेबल रोम (EEPROM) : यह EPROM के समान है, लेकिन इसे विद्युत रूप से मिटाया जा सकता है, फिर विद्युत रूप से फिर से लिखा जा सकता है। यह ROM का सबसे लचीला प्रकार है और अब आमतौर पर BIOS (Basic Input/Output System) को होल्ड करने के लिए उपयोग किया जाता है।

कुछ विशेष मेमोरी

उपरोक्त स्मृतियों के अतिरिक्त कुछ अन्य स्मृतियाँ भी हैं जो प्राथमिक स्मृति की सहायता करती हैं, जो इस प्रकार हैं -

रजिस्टर मेमोरी : रजिस्टर मेमोरी कंप्यूटर की सबसे छोटी और सबसे तेज मेमोरी होती है। यह मुख्य मेमोरी का हिस्सा नहीं है और सीपीयू में रजिस्टरों के रूप में स्थित है, जो सबसे छोटे डेटा होल्डिंग तत्व हैं। एक रजिस्टर अस्थायी रूप से अक्सर उपयोग किए जाने वाले डेटा, निर्देश और मेमोरी एड्रेस को रखता है जो कि सीपीयू द्वारा उपयोग किया जाता है।

कैश मेमोरी : यह एक स्टोरेज बफर है जो अधिक बार उपयोग किए जाने वाले डेटा को अस्थायी रूप से स्टोर करता है और इसे तेज गति से सीपीयू को उपलब्ध कराता है। कैश मेमोरी एक बहुत तेज गति वाली मेमोरी होती है जिसे रैम और सीपीयू के बीच में रखा जाता है। यह प्रसंस्करण की गति को बढ़ाता है। कैश मैमरी को सी.पी.यू मैमरी भी कहा जाता है। कैश मेमोरी को एसआरएएम (स्टेटिक रैंडम एक्सेस मेमोरी) भी कहा जाता है, उन्हें किलोबाइट्स या मेगाबाइट्स में मापा जाता है।

वर्चुअल मेमोरी : यह एक ऐसी तकनीक है जो उन प्रक्रियाओं के निष्पादन की अनुमति देती है जो पूरी तरह से मुख्य मेमोरी में नहीं होती हैं। वर्चुअल मेमोरी वास्तव में कोई Physical Memory (RAM) नहीं है बल्कि यह एक ऐसा कांसेप्ट है जिसमे Secondary Memory के कुछ Space को Main Memory की तरह उपयोग किया जाता है, जो कंप्यूटर की Main Memory (RAM) के Supporting में कार्य करता है।

सेकेंडरी मेमोरी/स्टोरेज

यह मेमोरी विस्तारित अवधि के लिए बहुत अधिक मात्रा में डेटा और सूचना संग्रहीत करती है। द्वितीयक मेमोरी में डेटा सीधे सीपीयू द्वारा संसाधित नहीं किया जा सकता है, इसे पहले प्राथमिक मेमोरी यानी रैम में कॉपी किया जाना चाहिए। यह प्राइमरी मेमोरी की तुलना में मेमोरी का धीमा और सस्ता रूप है।

सेकेंडरी स्टोरेज का उपयोग डेटा और प्रोग्राम को स्टोर करने के लिए किया जाता है जब उन्हें प्रोसेस नहीं किया जा रहा होता है। यह प्रकृति में नॉन - वोलेटाइल भी है। इसके कारण, डेटा तब तक सेकेंडरी स्टोरेज में रहता है जब तक कि इसे उपयोगकर्ता द्वारा ओवरराइट या डिलीट नहीं किया जाता है। यह एक स्थायी भंडारण है।

सेकेंडरी मेमोरी उपकरणों में निम्न प्रकार की मेमोरी शामिल होती है -

1. चुंबकीय भंडारण : यह एक माध्यम पर चुंबकीय क्षेत्र में बदलाव/हेरफेर कर ऑडियो, वीडियो और डेटा के विभिन्न रूपों की रिकॉर्डिंग को सक्षम बनाता है। इसमें हार्ड डिस्क ड्राइव, फ्लॉपी डिस्क और मैग्नेटिक टेप शामिल हैं, जिनका वर्णन नीचे किया गया है -

(i) हार्ड डिस्क ड्राइव (HDD) : यह एक नॉन - वोलेटाइल और रैंडम एक्सेस डिजिटल डेटा स्टोरेज डिवाइस है। HDD एक डेटा स्टोरेज डिवाइस है जिसका उपयोग चुंबकीय सामग्री के साथ लेपित रोटेटिंग डिस्क (प्लैटर्स) का उपयोग करके डिजिटल जानकारी को संग्रहीत करने और पुनर्प्राप्त करने के लिए किया जाता है। कंप्यूटर के सभी प्रोग्राम हार्ड डिस्क में इंस्टॉल होते हैं। यह एक स्थायी डिस्क है, अर्थात इसे ड्राइव से हटाया नहीं जा सकता है। इसमें एक स्पिंडल होता है जो सर्कुलर डिस्क प्लेटर्स को पकड़ कर रखता है। प्लेटर्स रिकॉर्ड किए गए डेटा को रखता है। प्रत्येक प्लैटर में रीड/राइट हेड्स की आवश्यकता होती है, जिनका उपयोग प्लैटर से जानकारी लिखने और पढ़ने के लिए किया जाता है। सभी रीड/राइट हेड एक सिंगल एक्सेस आर्म से जुड़े होते हैं। डिस्क प्लेटर्स को संकेंद्रित वृत्तों या रिंगों की एक प्रणाली में स्वरूपित किया जाता है जिन्हें ट्रैक कहा जाता है। ट्रैक को पाई के आकार के खंडों में विभाजित किया जाता है जिन्हें सेक्टर कहा जाता है। पर्सनल कंप्यूटर के लिए हार्ड डिस्क कई गीगाबाइट, टेराबाइट तक की जानकारी संग्रहीत कर सकती है।

(ii) फ्लॉपी डिस्क : यह प्लास्टिक के वर्गाकार आवरण के अन्दर एक वृताकार डिस्क होती है जिसमें चुम्बकीय पदार्थ का लेप लगा रहता है। फ्लाॅपी की भंडारण क्षमता 1.44 एम. बी. से 2.88 एम. बी. होती है। फ्लॉपी डिस्क को ड्राइव से हटाया जा सकता है। फ्लॉपी डिस्क तीन आकारों में उपलब्ध है; 8 इंच, 5¼ इंच और 3½ इंच।

(iii) चुंबकीय टेप : ये टेप डेटा को स्थायी रूप से संग्रहीत करने के लिए चुंबकीय सामग्री के साथ लेपित एक प्लास्टिक फिल्म-प्रकार की सामग्री से बने होते हैं। डेटा को पढ़ा भी जा सकता है और लिखा भी जा सकता है। यह आमतौर पर 12.5 मिमी से 25 मिमी चौड़ा और 500 मीटर से 1200 मीटर लंबा होता है। चुंबकीय टेप क्रमिक रूप (sequentially) से एक्सेस किया जा सकता है। ग्नेटिक टेप का इस्तेमाल पुराने समय में बहुत अधिक किया जाता था, लेकिन अब इसका इस्तेमाल बहुत कम किया जाता है क्योंकि अब इसके स्थान पर दूसरे स्टोरेज डिवाइस (जैसे कि- पेन ड्राइव, हार्ड डिस्क आदि) का इस्तेमाल किया जाता है।

2. ऑप्टिकल स्टोरेज (Optical Storage) : यह स्टोरेज का एक ऐसा प्रकार है जिसमें लेजर द्वारा डाटा को लिखा और पढ़ा जाता है। इसमें सीडी, डीवीडी और ब्लू-रे डिस्क शामिल हैं।

(i) कॉम्पैक्ट डिस्क (सीडी) : यह ऑप्टिकल डिस्क का सबसे लोकप्रिय और कम खर्चीला प्रकार है। एक सीडी डिजिटल ऑडियो/वीडियो के भंडारण के साथ डेटा स्टोरेज डिवाइस के रूप में उपयोग करने में सक्षम है। हार्ड डिस्क के विपरीत कॉम्पेक्ट डिस्क आसानी से निकाले जाने लायक होते है एवं आसानी से एक जगह से दूसरी जगह लाये ले जाए जा सकते हैं जिससे दस्तावेजों का आदान-प्रदान आसानी से किया जाता है।

सीडी को निम्नानुसार तीन मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है -

1. सीडी-रोम (कॉम्पैक्ट डिस्क-रीड ओनली मेमोरी)
2. सीडी-आर (कॉम्पैक्ट डिस्क- रिकॉर्डेबल)
3. सीडी-आरडब्ल्यू (कॉम्पैक्ट डिस्क-री-राइटेबल)

(ii) डिजिटल वीडियो डिस्क (डीवीडी) : इसे सुपर डेंसिटी डिस्क (एसडीडी) या डिजिटल वर्सेटाइल डिस्क (डीवीडी) के रूप में भी जाना जाता है। यह एक ऑप्टिकल डिस्क स्टोरेज डिवाइस है। डीवीडी समान आयाम होने पर सीडी की तुलना में अधिक भंडारण क्षमता प्रदान करते हैं। डिस्क के प्रकार के आधार पर, DVD कई गीगाबाइट डेटा (4.7 GB-17.08 GB) स्टोर कर सकता है। डीवीडी का उपयोग मुख्य रूप से संगीत या फिल्मों को स्टोर करने के लिए किया जाता है और इसे आपके टेलीविजन या कंप्यूटर पर भी चलाया जा सकता है।

डीवीडी को निम्नानुसार तीन मुख्य प्रकारों में वर्गीकृत किया गया है -

1. डीवीडी-रोम (डिजिटल वीडियो डिस्क-रीड ओनली मेमोरी)
2. डीवीडी-आर (डीवीडी-रिकॉर्डेबल)
3. डीवीडी-आरडब्ल्यू (डीवीडी-री-राइटेबल)

(iii) ब्लू-रे डिस्क : यह एक ऑप्टिकल डिस्क स्टोरेज माध्यम है जिसे सामान्य रूप से डीवीडी प्रारूप में डेटा को पुनः प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है। ब्लू-रे डिस्क (बीडी) में 25 जीबी (23.31 जीबी) प्रति परत स्थान होता है। ब्लू-रे डिस्क का नाम डिस्क को पढ़ने के लिए उपयोग किए जाने वाले नीले लेजर को संदर्भित करता है, जो डीवीडी में उपयोग किए जाने वाले लंबे-तरंग दैर्ध्य लाल लेजर की तुलना में अधिक घनत्व पर जानकारी संग्रहीत करने की अनुमति देता है। ब्लू-रे सिंगल लेयर डीवीडी की तुलना में लगभग 5 गुना अधिक डेटा रख सकता है।

1. बीडी-रोम (रीड ओनली)
2. बीडी-आर (रिकॉर्डेबल)
3. बीडी-आरडब्ल्यू (री-राइटेबल)
4. बीडी-आरई (रिकॉर्डेबल-इरेसेबल)

3. सॉलिड स्टेट स्टोरेज : यह एक प्रकार की स्टोरेज तकनीक है जो सिलिकॉन माइक्रोचिप आधारित स्टोरेज आर्किटेक्चर का उपयोग करके निर्मित स्टोरेज डिवाइसों को नियोजित करती है। इसमें एसएसडी, पेन/फ्लैश ड्राइव, मेमोरी कार्ड शामिल हैं, जिनका वर्णन नीचे किया गया है -

(i) एसएसडी (SSD) : एसएसडी (solid state drives) स्टोरेज डिवाइस में नॉनवॉलेटाइल फ्लैश मेमोरी होती है, जिसका उपयोग हार्ड डिस्क के स्थान पर इसकी अधिक गति के कारण किया जाता है।

(ii) पेन/थंब ड्राइव : इसे फ्लैश ड्राइव के नाम से भी जाना जाता है। एक फ्लैश ड्राइव एक डेटा स्टोरेज डिवाइस है जिसमें एक पोर्टेबल यूएसबी (यूनिवर्सल सीरियल बस) इंटरफेस के साथ फ्लैश मेमोरी होती है। USB फ्लैश ड्राइव आमतौर पर रिमूवेबल, रीराइटेबल और फ्लॉपी डिस्क की तुलना में बहुत छोटे होते हैं। फ्लैश ड्राइव 256MB, 512MB, 1GB, 4GB, 16GB से लेकर 64 GB तक की विभिन्न स्टोरेज क्षमताओं में उपलब्ध हैं।

(iii) मेमोरी कार्ड : ये चिप के आकार में डाटा स्टोरेज डिवाइस होते हैं। इनका उपयोग आमतौर पर कई इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में किया जाता है, जिनमें डिजिटल कैमरा, मोबाइल फोन, लैपटॉप, कंप्यूटर शामिल हैं।

मेमोरी पदानुक्रम

कंप्यूटर मेमोरी को 5 प्रमुख पदानुक्रमों में विभाजित किया जा सकता है जो उपयोग के साथ-साथ गति पर आधारित हैं। एक प्रोसेसर अपनी आवश्यकताओं के आधार पर आसानी से किसी एक स्तर से दूसरे स्तर पर जा सकता है। सिस्टम की मेमोरी में ये पांच पदानुक्रम रजिस्टर, कैश मेमोरी, मेन मेमोरी, मैग्नेटिक डिस्क और मैग्नेटिक टेप हैं। सबसे ऊपर, उच्चतम प्रदर्शन करने वाला स्टोरेज सीपीयू रजिस्टर है जो पढ़ने और लिखने के लिए सबसे तेज़ है। इसके बाद कैश मेमोरी दूसरी सबसे तेज मेमोरी है। इसके बाद मेन मेमोरी और सबसे अंत में मैग्नेटिक डिस्क और मैग्नेटिक टेप का स्थान है।

फर्मवेयर

फर्मवेयर एक प्रकार का सॉफ़्टवेयर है जो हार्डवेयर में सीधे एम्बेड किया जाता है ताकि हार्डवेयर काम कर सके। फर्मवेयर निर्माता द्वारा प्रोग्राम किया जाता है और सीधे कारखाने में एक डिजिटल डिवाइस पर स्थापित होता है। सभी कंप्यूटिंग उपकरणों में फर्मवेयर होता है। फर्मवेयर के बिना, सबसे बुनियादी डिजिटल डिवाइस काम नहीं करेंगे। यही कारण है कि फर्मवेयर को अक्सर रीड-ओनली मेमोरी (रोम) चिप पर संग्रहीत किया जाता है।

मेमोरी मापने की इकाई