12-වසර තොරතුරු හා සන්නිවේදන තාක්ෂණය

2.4 මතක ධුරාවලිය සහ ඒවායේ ගති ලක්ෂණ

2.4 මතක ධුරාවලිය සහ ඒවායේ ගති ලක්ෂණ

වොන් නියුමන් නිර්මිතයට අනුව නිර්මාණය වූ පරිගණකයේ දී,  එහි ක්‍රියාකාරීත්වය සඳහා මතක අත්‍යාවශ්‍ය වේ. පරිගණකයේ මතක යනු ඉලෙක්ට්‍රොනික පරිපථ විශේෂයකි. පරිගණකයේ සමස්ථ ක්‍රියාවලියම මෙම මතක පදනම් කර ගනිමින් සිදු වේ.  පද්ධතියේ විවිධ ස්ථාන වලදී විවිධ වර්ගයේ මතක භාවිත වේ. පරිගණකය ක්‍රියාත්මක කල මොහොතේ සිට එය අක්‍රීය කරන තුරු මෙන්ම අක්‍රීය කිරීමෙන් අනතුරුව ද සමහර මතක ක්‍රියාත්මක වේ. ක්ෂුද්‍ර සකසනය යම් ක්‍රියාවක් කිරීමේ දී  එය සිදුවන අවස්ථාව දක්වා එම දත්තය විවිධ මතක හරහා සකසනය වෙත පැමිණේ.

පරිගණක මතක ක්‍රියාත්මක වන ආකාරය අනුව වර්ගීකරණය කළ හැකිය.

 

නශ්‍ය මතකය - Volatile Memory

නශ්‍ය මතක යනු විදුලිය භාවිත කරමින් බිට් (Bit) ගබඩා කර තබා ගන්නා මතකයන්ය. විදුලිය විසන්ධි වූ විට මෙම මතක වල ගබඩා වී ඇති බිට් මැකී යයි.  පරිගණකයේ විවිධ ස්ථාන වල භාවිතය සඳහා යොදා ගත හැකි නශ්‍ය මතක තාක්ෂණයන් කිහිපයකින්ම නිපදවනු ලැබේ.

 

 

  1. ස්ථිතික සසම්භාවී ප්‍රවේශ මතකය - SRAM Static Random Access Memory

 Static RAM / SRAM මෙම වර්ගයේ මතක පරිපථ අර්ධ සන්නායක භාවිත කරමින්  නිපදවා ඇත. එනම් ට්‍රාන්සිස්ටර් ඩයෝඩ වැනි උපාංග භාවිත කර බිට් එකක් ගබඩා කළ හැකි පිලි පොල (Filp Flop) නිපදවීමෙන්ය. සමාන්‍යයෙන් පිළි පොල නිර්මාණය කිරීම සඳහා තර්ක ද්වාර (Logic Gates) දෙකක් භාවිත කරනු ලැබේ. මෙම  මකත වල වාසි කිහිපයකි. අඩු විදුලි පරිභෝජනය, සරල බව, වේගවත් බව මෙන්ම විශ්වාසදායක බව ඉන් විශේෂිත වේ.

අවාසි ලෙස මිළ අධික බව මෙන්ම අඩු ධාරිතාවයකින් යුක්ත බව දැකිවිය හැකිය. සාමාන්‍යයෙන් ක්ෂුද්‍ර සකසනයේ නිහිත මතක (Cache) සහ රෙජිස්ටර්ස් මෙම තාක්ෂණය භාවිතයෙන් නිපදවා ඇත.

 

  1. ගතික සසම්භාවී ප්‍රවේශ මතකය - DRAM - Dynamic random-access memory(DRAM)

මෙම මතක විශේෂය ද සංගෘහිත පරිපථ භාවිත කරමින් නිපදවනු ලබයි. බිට් එකක් ගබඩා කිරීම සඳහා කුඩා ධාරිත්‍රකයක් බාවිත කරනු ලැබේ. ධාරිත්‍රකයක් යනු විදුලිය ගබඩා කර තබා ගත හැකි ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාගයකි. ධාරිත්‍රකය ආරෝපනය වී ඇති විට 1 ගබඩා වී ඇති අතර විසර්ජනය වූ විට 0 ලෙස සලකනු ලැබේ.  සාමාන්‍යෙයන්  ධාරිත්‍රකයක ආරෝපන ගබඩා කර ඇති විට කාලයත් සමග එය ක්‍රමයෙන් විසර්ජනය වී යයි. එවිට දත්තය ද අහෝසි වී යයි. මෙය වැලැක්වීම සඳහා වෙනම පරිපථයක් භාවිත කරමින් දත්ත නැවත නැවත අලුත් කිරීම කළයුතු වේ. මෙය Refresh කිරීම ලෙස හඳුන්වයි.

DRAM තාක්ෂණය භාවිතයෙන් විශාල ප්‍රමාණයේ මතක නිපදවනු ලැබේ. අඩු වියදමකින් නිපදවිය හැකි නිසා පරිගණක වල සසම්භාවී ප්‍රවේශ මතකය හෙවත් RAM නිපදවීම සඳහා බහුලව භාවිත කරනු ලැබේ.

  1. සමමුහුර්ථ ගතික සසම්භාවී ප්‍රවේශ මතකය - SDRAM -Synchronous Dynamic Random Access Memory

මෙම මතක පරිපථ පරිගණක මව් පුවරුවේ ඝටිකාව (Clock) සමග සමමුහුර්ථ වෙමින් කටයුතු කරන විශේෂයකි. එනිසා ම ඝටිකා ස්පන්දනයේ වේගය මත මතකය ක්‍රියාත්මක වන වේගය ද වෙනස් වේ. අද භාවිත කරන බොහෝ මතක පරිපථ මෙම ගණයේ ඒවා ලෙස සලකනු ලැබේ. මූලික අවස්ථාවේ දී SDRAM (synchronous DRAM) ලෙස හඳුන්වා දුන්නද එය සංවර්ධයේ දී SDRAM→DDR→ DDR2→DDR3→ DDR4  ආදී වශයෙන් හඳුන්වා දෙන ලදි.

Names

Memory clock

Theoretical bandwidth

DDR

100 MHz

1.6 GB/s

DDR2

200 MHz

6.4 GB/s

DDR3

200 MHz

12.8 GB/s

DDR4

300 MHz

19.2 GB/s

DDR5

වසර 2019 දී ඉදිරිපත් කිරීමට අපේක්ෂිත

 

විශේෂිත කරුණු

  • රෙජිස්ටර්- Registers - SRAM භාවිත කරමින් නිපදවා ගනු ලැබේ. මෙය ඉතාම වේගවත් වන අතර ඉතාම කුඩා ධාරිතාවයකින් යුකත වේ. මිළ අධික වේ.
  • නිහිත මතකය -Cache Memory - මේ සඳහා ද SRAM තාක්ෂණයම භාවිත කරනු ලැබේ. මෙය ද වේගවත් මතකයක් වන අතර ධාරිතව මධ්‍යම ප්‍රමාණයක වන අතර සියල්ල රෙජිස්ටර් වලට දෙවෙනි වේ.
  • සසම්භාවී ප්‍රවේශ මතකය Random Access memory - RAM - මේ සඳහා DRAM /SDRAM තාක්ෂණය භාවිත කරන ලැබේ.

සසම්භාවී මතකය යනු පරිගණකයක ප්‍රාථමික මතකයයි. නූතන පරිගණක වල මෙය විශාල අගයක් ගනී. එය ගිගා බයිට් 8-16 වන අවස්ථා ද ඇත. මෙම මතක ඒකකය වෙනමම පරිපථයක් ලෙසින් පරිගණකයේ මව් පුවරුවට සවි කරනු ලැබේ.  වේගවත් බව ඉහත මතකයන්ට සාපේක්ෂව අඩුය. නමුත් නිෂ්පාදනය කරන  තාක්ෂණය අනුව වර්ග ගණනාවකි.

 

 

මතක පාලකය Memory Controller

මතක පාලකය සංගෘහිත පරිපථයක් ලෙස සකසා මව්පුවරුවේ සවි කර ඇත.  බොහෝ විට මෙය චිප් එකකි. එය වෙනත් විශාල චිප් එකක අන්තර්ගත කර තිබේ. මෙම ඒකකය මගින් ප්‍රධාන මතකයට දත්ත සැපයීම මෙන්ම ලබා ගැනීමේ කාර්යය පාලනය කරනු ලැබේ.

නශ්‍ය නොවන මතකය Non Volatile Memory

නශ්‍ය නොවන මතකය යනු විදුලිය නොමැති වුව ද දත්ත නොමැකී යන මතකයන්ය. මේවා නිපදවීම සදහා විවිධ ක්‍රම භාවිත වේ. ඉලෙක්ට්‍රොනික පරිපථ (Electronic Circuits) , චුම්භක මාධ්‍ය (Magnetic Media) සහ  ප්‍රකාශ මාධ්‍ය (Optical media) එයින් විශේෂිත වේ.

  • පඨන මාත්‍ර මතකය / කියවීමට පමණක් ඇති මතකය (ROM- Read Only Memory)
    • ක්‍රමලේඛිත, කියවීමට පමණක් ඇති මතකය - PROM - Programmable ROM

මෙවැනි මතක තුල එක්වරක් පමණක් දත්ත ලිවිය හැකි අතර ඉන් පසුව මැකීය නොහැකිය.

  • මැකිය හැකි, ක්‍රමලේඛිත, කියවීමට පමණක් ඇති මතකය - EPROM - Erasable PROM

පාරජම්බුල කිරණ( ULTA VIOLET ) මගින් දත්ත මැකිය හැකි අතර ස්ථාවර ලෙස නැවත ලිවිය හැකිය.

  • විද්‍යුත් වශයෙන් මැකිය හැකි අතර , ක්‍රමලේඛිත, කියවීමට පමණක් ඇති මතකය EEPROM -Electrically Erasable PROM

විද්‍යුතය භාවිතයෙන් දත්ත මැකිය හැකි අතර නැවත ස්ථාවර ලිවිය හැකිය.

 

  • ද්වියිතික අචයනය -( Secondary Storage)
    • චුම්බකකාශ - දෘඩ තැටිය (Hard Disk) , නම්‍ය තැටිය (Floppy Disk) ,චුම්බක පටිය (Magnetic Tape)
    • සැනෙළි මතක - ඝණ තත්ත්ව ආචයන (Solid State Drive) , සැනෙළි ධාවක (Flash Drive) , මතක කාඩ් පත් (Memory Card)
    • ප්‍රකාශ මාධ්‍ය - සුසංහිත තැටි (CD), සංඛ්‍යාක බහුවිධ තැටිය (DVD), බ්ලු රේ තැටිය (Blue Ray Drive)

 

දත්තයක් ද්විතියික ආචයනක සිට ක්ෂුද්‍ර සකසනය දක්වා ගමන් මාර්ගය

ක්ෂුද්‍ර සකසනය - Registers - L1 Cache - L2 Cache - L3 Cache - RAM - Hard disk - CD/DVD Drive /Tape Drive

මතක ධුරාවලිය

මතක ධූරාවලිය යනු එක් එක් මතක , එය ක්‍රියාත්මක වන වේගය සහ ධාරිතාවය පදනම් කර ගනිමින් අනුපිළිවෙලකට සකස් කර ඇති ආකාරයයි. මෙහි දී වේගය සහ ධාරිතාවය පදනම් කර ගනිමින්  ප්‍රස්ථාර ගත කිරීමක් කළ හැකිය.

මතක ධූරාවලියේ අවශ්‍යතාවය

මතක ධූරාවලිය  පිළිබඳව අධ්‍යයන කිරීමේ දී යම් යම් මතක, පරිගණක පද්ධතියක් තුල ක්‍රියාත්මක කිරීමේ දී එහි වේගවත් බව සහ ධාරිතාවය සැළකිල්ලට ගනු ලැබේ. මෙහිදී එක් බිටුවක් සඳහා වැය වන පිරිවැය ද සැළකිය හැකිය. වේගවත් මතක සඳහා වැඩි පිරිවැයක් දැරීමට සිදු වේ. එනිසාම වේගවත් මතක වල ධාරිතාවය අවම අගයක පවතී.

 

විවිධ මතක සහ ඒවායේ නිර්ණායක

  • භෞතික ප්‍රමාණය - මතක පරිපථයක් භෞතික වශයෙන් නිෂ්පාදනය කිරීමේ දී එහි ප්‍රමාණය පිළිබඳව සැළකිල්ලට ගනු ලැබේ. ක්ෂුද්‍ර සකසන තුල භාවිත කරන මතක භෞතික වශයෙන් ඉතාම කුඩා වේ.
  • දත්ත ඝණත්වය (ක්ෂේත්‍රීය ඝණත්වය) Areal density 

යම් පටියක නිශ්චිත දිගක, මතුපිටක යම් ඉඩ ප්‍රමාණයක හෝ පරිගණක ආචයන මාධ්‍යයක නිශ්චිත ප්‍රමාණයක් තුළ ගබඩා කළ හැකි දත්ත ප්‍රමාණය එම මාධ්‍යයේ ගබඩා කළ හැකි දත්ත වල ක්ෂේත්‍රීය ඝණත්වය ලෙස දක්වනු ලැබේ. වැඩි ක්ෂේත්‍රීය ඝණත්වයක් සහිත මාධ්‍ය භාවිත කරන විට ඉතා කුඩා භෞතික ප්‍රමාණයක විශාල දත්ත ප්‍රමාණයක් ගබඩා කළ හැකිය.

  • ප්‍රවේශ විධි - ප්‍රවේශ විධිය යනු යම් මාධ්‍යයක දත්තයක් ගබඩා කර ඇති විට අදාල දත්තය ලබා ගැනීම සඳහා දත්තය සොයා ගැනීමේ ක්‍රියාවලියයි. මෙය මූලික ක්‍රම දෙකකට කරනු ලැබේ.

පිළිවෙලින් ප්‍රවේශ වීම - Sequential Access

පිළිවෙලින් ප්‍රවේශ වීමේ දී සොයනු ලබන දත්ත හමුවන තුරු පිළිවෙලින් සෙවීම සිදු කළ යුතුය. එවිට අනවශ්‍ය දත්ත වෙත ද ප්‍රවේශ වීමට සිදුවන නිසා විශාල කාලයක් ගත වේ. මෙය අවාසියකි. උදාහරන ලෙස මැග්නටික් පටි දැක්විය හැකිය.

 

ක්ෂණික ප්‍රවේශ - Random Access

ක්ෂණික ප්‍රවේශයේ දී  සොයනු ලබන දත්තයට අදාළ ලිපිනය භාවිතයෙන් ක්ෂණිකව දත්තය වෙත ප්‍රවේශ විය හැකිය. මෙය ඉතා වේගවත් ප්‍රවේශ විධියකි. දෘඩ තැටි, සැනෙළි මතක මෙන්ම සංයුක්ත තැටි වලදී මෙම ක්‍රමය භාවිත වේ

  • ප්‍රවේශ කාලය (ප්‍රමාදය /ගතවන කාලය)

යම් දත්තයක් මතකයෙන් සොයාගෙන සැකසීමට යොමු කිරීම සඳහා ගත වන කාලය ප්‍රවේශකාලය වේ. මෙය යම් උපාංගයක් හෝ පරිගණක වැඩසටහනකින් හෝ කරන කාර්යයක් විය හැකිය. DRAM වල දී මෙම කාලය නැනෝ තත්පර 50 - 150 අගයක් විය හැකිය. SRAM වල දී එය නැනෝ තත්පර 10 කට වඩා අඩු අගයක පවතී. ප්‍රවේශ වීමේ කාලය වේගවත් වන විට සකසනයට අකර්මණ්‍යව සිටිය යුතු කාලය අවම වේ.

 

  • ධාරිතාවය - මතක වල ධාරිතාව සාමාන්‍යයෙන් පරිගණකයේ දත්ත මනින ආකාරයටම දක්වනු ලැබේ.
    • 8 Bits =1 Byte
    • 1024 B =1KB
    • 1024 KB =1MB
    • 1024 MB =1GB
    • 1024 GB =1 TB
    • 1024 TB =1 PB
  • පිරිවැය - මෙහිදී බයිට් එකක් වෙනුවෙන් වැය වන මුදල සලකා බලනු ලැබේ. බොහෝ විට ඉතා වේගවත් මතක පරිපථ නිපදවීමේදී බයිට් එකක් වෙනුවෙන් වැඩි මුදලක් වැය වේ. එනිසාම රෙජිස්ටර් වැනි මතක මිළෙන් අධික වේ.

 

  • SDR - Single Data Rate සහ DDR -Double Data Rate

 

https://whatis.techtarget.com/definition/SDRAM-synchronous-DRAM

https://en.wikipedia.org


ලිපිය නිර්මාණය කලේ,
අනුර ගුණරත්න


MEMBER

අදාල තවත් ලිපි,



අනුර ගුණරත්න

12-වසර තොරතුරු හා සන්නිවේදන තාක්ෂණය

අනෙකුත් ලිපි