مذا تعلم عن ذاكرة الحاسب

إن
أسعار ذاكرة الحاسب تنخفض باستمرار ويصبح الحجم التخزينى لها أكبر وأكبر
(يصل إلى نصف جيجا بايت حتى الأن ) ويصبح إستهلاكها للطاقة أقل .

ووحدة
الذاكرة تتكون من العديد من الدوائر المتكامله التى تعمل بشكل جماعى لتكون
الذاكرة الكليه ولكن يوجد العديد من المشاكل التى تقلق مصممى تلك الوحدات
ومنها ضياع البيانات المخزنه بواسطة الضوضاء.

إن من عوامل وجود
الضوضاء (Noise)فى المعلومات المنقوله والمخزنه داخل الحاسب هى حواجز
(buffers) المخارج و المداخل وحتى الأجزاء الداخليه ووصلاتها .
والنتوءات
الدقيقه فى اللحامات الناتجه من عيوب الصناعة تتحول إلى مكثفات صغيره فى
الدوائر الأساسيه (أى معدنين بينهما عازل وهو الهواء) مما قد يحدث أخطاءا
قويه . أما الإشعاع الموجى (Radiation) من هذه النتوءات (فهى تعمل
كهوائيات إما مرسلة بحيث تحول الطاقة الكهربيه فيها إلى موجات
كهرومغناطيسيه منتشره حولها أو مستقبله لتعيد هذه الموجات إلى طاقة كهربية
مرة أخرى) هو ما قد يحدث أخطاءا بسيطة مع مرور الوقت.
والتفكير الأن
الذى يدور فى عقول مصممى الدوائر المتكاملة هو كيفية تقليل هذه الأخطاء مع
معرفتهم بعدم إمكانية منعها تماما. وذلك بإضافة دوائر أو أجهزه أخرى أو
بواسطة البرمجه ولمزيد من الثبات والثقة فى أدائها يتم تجربة هذه الأشياء
فى معامل الشركات المصنعه أملا فى أن يزيد معدل وقت الإنهيار (Mean time
to failure).
فجانب أنهم لا يريدون أن يعانى المستخدم من إنهيارات غير متوقعه فى الأجزاء المصنعه إلا أنهم أيضا لا يرودون أن ترتفع أثمانها.

إن
منع الإنهيارات فى العناصر المصنعه عمليه صعبة فيجب أن تتوافق التعديلات
مع الوظيفة الأساسيه ولا تتعارض معها ففى بعض الأحيان تحدث تنازلات فى
جانب على حساب الأخر وهذا ما يحدده المصمم البارع. على حسب السعر و الأداء
المطلوبين.
ولمنع الإنهيار يجب معرفة أسبابه :

إن أسباب الإنهيار فى الأجزاء الإلكترونيه كثيره وهى تؤدى إما لأخطاء قويه(Hard) أو أخطاء بسيطه(Soft).
الأخطاء القوية تكون عبارة عن إنهيار كلى أو جزئى فى الدوائر .
أما الأخطاء البسيطة فتكون مؤقته وقابلة للإصلاح. وتكون عبارة عن فساد البيانات المخزنه وينتج عن تداخل الضوضاء مع المعلومات .

ومن هذه أسباب هذه الأخطاء:

1- إرتفاع درجة الحرارة
(وينتج
عنه تفاعلات كميائيه غير مرغوب فيها داخل العنصر وتغير فى الخواص
الفيزيائيه له ويكون إرتفاع درجة الحرارةإما خارجيا من الوسط المحيط أو
داخليا نتيجه لسرعة مرور الإشارات فى العنصر وحتى هذه الحرارة تصل إلى
الأجزاء الأخرى بالتوصيل أو بالحمل . ويتم التغلب عليها إلى حد ما بواسطة
البالوعات الحرارية (Heat Sinks) أو بزيادة فتحات التهويه.

2-الشرارات الكهربائيه الناتجه عن المفاتيح ذات السرعات العالية
(وتعمل على حرق أو إتلاف اللحامات أو الأجزاء الألكترونية)

3- الرطوبه فى الجو المحيط
(مما يجعل الوسط المحيط قابلا للتأين ونقل الكهرباء)

4- الإهتزازات
يمكنها كسر بعض الروابط بين الدوائر وبعضها أو حتى خلع أطراف الدوائر المتكاملة.

وبإختبار
الدائرة المتكامله بواسطة التبريد والتسخين المفاجىء و المتتابع أثناء
التشغل وزيادة الجهد والتيار المغذى لها وتعريضها لكافة العوامل الخارجيه
السابق ذكرها مع قياس أدائها يمكن الحكم على مدى كفاءتها ويؤدى ذلك إما
إلى التعديل فى التصميمات أو إستبعاد الوحدات الفاسدة .

وحتى بعد
تركيب هذه الودوائر المتكاملة وتجميعها فى لوحة لتكون وحدة الذاكره يجب
إختبارها لعل هناك خلل حدث أثناء عملية اللحام ناتج عن الحرارة العاليه أو
عدم الدقه فى اللحامات (كحدوث دوائر مغلقه (Short Circuit) بين أرجل
الدوائر المتكاملة ) .

ويأتى دور البرامج حيث تقوم بعض البرامج
الخاصة بكتابه بيانات فى الذاكرة ثم قراءتها مره أخرى و الكشف عن صحة هذه
البيانات وتحديد مكان الخطأ إن وجد.
وبما أن الذاكرة يمكن تقسيمها إلى
خلايا موضوعة فى صفوف و أعمدة فيجب إختبار كل خليه بوضع 1 وقراءته و 0
وقراءته. وهذه العمليه تأخذ وقتا و الوقت يعنى مالا ضائعا فى الصناعه لذا
يتم تطوير البرمجيات لتنفذ هذه العمليه بأسرع وقت ممكن.

ولزيادة كفاءة الذاكرة فى حالات الطوارىء يتم عمل خلايا إضافيه(redundancy) لتقوم بعمل الخلايا الفاسدة.

وليس
الأمر منتهيا عند هذا الحد فهناك الكثير والكثير من العوامل الواجب
مراعتها أثناء التصميم مما يزيد من صعوبة الإختبارات . لذا لن يستطيع
المصممون التوقف لأخذ أنفاسهم حتى تخرج لنا تلك اللوحات الصغيرة المختفيه
داخل جهاز الحاسب

إن
أسعار ذاكرة الحاسب تنخفض باستمرار ويصبح الحجم التخزينى لها أكبر وأكبر
(يصل إلى نصف جيجا بايت حتى الأن ) ويصبح إستهلاكها للطاقة أقل .

ووحدة
الذاكرة تتكون من العديد من الدوائر المتكامله التى تعمل بشكل جماعى لتكون
الذاكرة الكليه ولكن يوجد العديد من المشاكل التى تقلق مصممى تلك الوحدات
ومنها ضياع البيانات المخزنه بواسطة الضوضاء.

إن من عوامل وجود
الضوضاء (Noise)فى المعلومات المنقوله والمخزنه داخل الحاسب هى حواجز
(buffers) المخارج و المداخل وحتى الأجزاء الداخليه ووصلاتها .
والنتوءات
الدقيقه فى اللحامات الناتجه من عيوب الصناعة تتحول إلى مكثفات صغيره فى
الدوائر الأساسيه (أى معدنين بينهما عازل وهو الهواء) مما قد يحدث أخطاءا
قويه . أما الإشعاع الموجى (Radiation) من هذه النتوءات (فهى تعمل
كهوائيات إما مرسلة بحيث تحول الطاقة الكهربيه فيها إلى موجات
كهرومغناطيسيه منتشره حولها أو مستقبله لتعيد هذه الموجات إلى طاقة كهربية
مرة أخرى) هو ما قد يحدث أخطاءا بسيطة مع مرور الوقت.
والتفكير الأن
الذى يدور فى عقول مصممى الدوائر المتكاملة هو كيفية تقليل هذه الأخطاء مع
معرفتهم بعدم إمكانية منعها تماما. وذلك بإضافة دوائر أو أجهزه أخرى أو
بواسطة البرمجه ولمزيد من الثبات والثقة فى أدائها يتم تجربة هذه الأشياء
فى معامل الشركات المصنعه أملا فى أن يزيد معدل وقت الإنهيار (Mean time
to failure).
فجانب أنهم لا يريدون أن يعانى المستخدم من إنهيارات غير متوقعه فى الأجزاء المصنعه إلا أنهم أيضا لا يرودون أن ترتفع أثمانها.

إن
منع الإنهيارات فى العناصر المصنعه عمليه صعبة فيجب أن تتوافق التعديلات
مع الوظيفة الأساسيه ولا تتعارض معها ففى بعض الأحيان تحدث تنازلات فى
جانب على حساب الأخر وهذا ما يحدده المصمم البارع. على حسب السعر و الأداء
المطلوبين.
ولمنع الإنهيار يجب معرفة أسبابه :

إن أسباب الإنهيار فى الأجزاء الإلكترونيه كثيره وهى تؤدى إما لأخطاء قويه(Hard) أو أخطاء بسيطه(Soft).
الأخطاء القوية تكون عبارة عن إنهيار كلى أو جزئى فى الدوائر .
أما الأخطاء البسيطة فتكون مؤقته وقابلة للإصلاح. وتكون عبارة عن فساد البيانات المخزنه وينتج عن تداخل الضوضاء مع المعلومات .

ومن هذه أسباب هذه الأخطاء:

1- إرتفاع درجة الحرارة
(وينتج
عنه تفاعلات كميائيه غير مرغوب فيها داخل العنصر وتغير فى الخواص
الفيزيائيه له ويكون إرتفاع درجة الحرارةإما خارجيا من الوسط المحيط أو
داخليا نتيجه لسرعة مرور الإشارات فى العنصر وحتى هذه الحرارة تصل إلى
الأجزاء الأخرى بالتوصيل أو بالحمل . ويتم التغلب عليها إلى حد ما بواسطة
البالوعات الحرارية (Heat Sinks) أو بزيادة فتحات التهويه.

2-الشرارات الكهربائيه الناتجه عن المفاتيح ذات السرعات العالية
(وتعمل على حرق أو إتلاف اللحامات أو الأجزاء الألكترونية)

3- الرطوبه فى الجو المحيط
(مما يجعل الوسط المحيط قابلا للتأين ونقل الكهرباء)

4- الإهتزازات
يمكنها كسر بعض الروابط بين الدوائر وبعضها أو حتى خلع أطراف الدوائر المتكاملة.

وبإختبار
الدائرة المتكامله بواسطة التبريد والتسخين المفاجىء و المتتابع أثناء
التشغل وزيادة الجهد والتيار المغذى لها وتعريضها لكافة العوامل الخارجيه
السابق ذكرها مع قياس أدائها يمكن الحكم على مدى كفاءتها ويؤدى ذلك إما
إلى التعديل فى التصميمات أو إستبعاد الوحدات الفاسدة .

وحتى بعد
تركيب هذه الودوائر المتكاملة وتجميعها فى لوحة لتكون وحدة الذاكره يجب
إختبارها لعل هناك خلل حدث أثناء عملية اللحام ناتج عن الحرارة العاليه أو
عدم الدقه فى اللحامات (كحدوث دوائر مغلقه (Short Circuit) بين أرجل
الدوائر المتكاملة ) .

ويأتى دور البرامج حيث تقوم بعض البرامج
الخاصة بكتابه بيانات فى الذاكرة ثم قراءتها مره أخرى و الكشف عن صحة هذه
البيانات وتحديد مكان الخطأ إن وجد.
وبما أن الذاكرة يمكن تقسيمها إلى
خلايا موضوعة فى صفوف و أعمدة فيجب إختبار كل خليه بوضع 1 وقراءته و 0
وقراءته. وهذه العمليه تأخذ وقتا و الوقت يعنى مالا ضائعا فى الصناعه لذا
يتم تطوير البرمجيات لتنفذ هذه العمليه بأسرع وقت ممكن.

ولزيادة كفاءة الذاكرة فى حالات الطوارىء يتم عمل خلايا إضافيه(redundancy) لتقوم بعمل الخلايا الفاسدة.

وليس
الأمر منتهيا عند هذا الحد فهناك الكثير والكثير من العوامل الواجب
مراعتها أثناء التصميم مما يزيد من صعوبة الإختبارات . لذا لن يستطيع
المصممون التوقف لأخذ أنفاسهم حتى تخرج لنا تلك اللوحات الصغيرة المختفيه
داخل جهاز الحاسب

ولكم تحياتي "

hada jamil