Μονάδα μνήμης

Η μονάδα μνήμης του υπολογιστή αποτελείται από ολοκληρωμένα κυκλώματα που αποθηκεύουν δυαδικά ψηφία, δηλαδή πληροφορίες με τη μορφή Ο ή 1.

Διαιρείται σε θέσεις μνήμης (memory positions) και κάθε μια θέση μνήμης μπορεί να αποθηκεύσει μία λέξη (word), δηλαδή ένα σύνολο δυαδικών ψηφίων. Το πλήθος των δυαδικών ψηφίων της λέξης ονομάζεται μήκος λέξης (word length) και είναι σταθερό για κάθε υπολογιστή· συνήθως είναι μία δύναμη του 2.

Το πλήθος των λέξεων που αποτελούν τη μνήμη είναι το μέγεθός της. Όπως το μήκος λέξης, έτσι και το μέγεθος της μνήμης συνήθως είναι μία δύναμη του 2.

Για να μπορούμε να αναφερθούμε στις θέσεις της μνήμης, τις αριθμούμε. Κάθε θέση μνήμης έτσι έχει ένα αριθμό που αντιστοιχεί σε αυτή και ονομάζεται διεύθυνση (address). Αν η διεύθυνση παριστάνεται με m δυαδικά ψηφία, οι διευθύνσεις της μνήμης ξεκινούν από το Ο και φθάνουν έως 2m-1.

Σε ένα υπολογιστή που η μνήμη έχει μέγεθος 210 λέξεις, οι διευθύνσεις της μνήμης ξεκινούν από Ο και φθάνουν μέχρι τη 210-1 = 1023. Οι αριθμοί αυτοί μπορούν να παρασταθούν στο δυαδικό σύστημα με 10 bits, έτσι οι διευθύνσεις στον υπολογιστή αυτό παριστάνονται σαν ένας 10-ψήφιος δυαδικός αριθμός.

Εκτός από τα κυκλώματα που αποθηκεύουν δεδομένα, η μονάδα μνήμης περιλαμβάνει επίσης τουλάχιστον δύο καταχωρητές:

Ο καταχωρητής δεδομένων της μνήμης (memory data register - MDR) χρησιμοποιείται για την προσωρινή αποθήκευση των δεδομένων που διαβάζονται ή γράφονται στη μνήμη. Επειδή χρησιμοποιείται για τη μεταφορά δεδομένων, ο MDR έχει ίδιο μέγεθος με τη λέξη του υπολογιστή.

Ο καταχωρητής διευθύνσεων της μνήμης (memory address register - MAR) κρατά τη διεύθυνση της λέξης που πρόκειται να διαβαστεί από τη μνήμη ή να γραφεί σε αυτή. Επειδή χρησιμοποιείται για την αποθήκευση διευθύνσεων, το μέγεθος του MAR είναι τέτοιο ώστε να κωδικοποιήσει οποιαδήποτε διεύθυνση.

Για να αποθηκευθεί μία λέξη στη μνήμη, η τιμή της γράφεται στον MDR και η διεύθυνση όπου θα αποθηκευθεί η λέξη γράφεται στον MAR. Μετά ενεργοποιείται η μονάδα της μνήμης και γίνεται η μεταφορά των δεδομένων στη θέση που πρέπει. Η διαδικασία αυτή ονομάζεται εγγραφή (write) στη μνήμη. Μετά από μία εγγραφή, το περιεχόμενο μίας θέσης της μνήμης διατηρείται το ίδιο έως ότου γίνει νέα εγγραφή στην ίδια θέση. Τότε το παλιό της περιεχόμενο χάνεται και αντικαθίσταται με το νέο.

Για να διαβαστεί το περιεχόμενο μίας θέσης της μνήμης, πρέπει πρώτα να γραφεί στον MAR η διεύθυνσή της. Μόλις ενεργοποιηθεί η μονάδα της μνήμης, τα περιεχόμενα της θέσης αυτής μεταφέρονται στον MDR, για να χρησιμοποιηθούν μετά από κάποια άλλη μονάδα του υπολογιστή. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ανάγνωση (read). Η ανάγνωση δεν επηρεάζει το περιεχόμενο της θέσης μνήμης που διαβάζεται.

Η μονάδα μνήμης περιέχει επιπλέον κυκλώματα για τον έλεγχο της λειτουργίας της και την επικοινωνία με τις υπόλοιπες μονάδες του υπολογιστή.