Hardware 2

कंप्यूटर मेमोरी एक इलेक्ट्रॉनिक घटकों का समूह है जो डेटा, निर्देशों (Instructions) और प्रसंस्करण परिणामों को अस्थायी या स्थायी रूप से संग्रहित करता है।

क्योंकि यह सीपीयू (CPU) द्वारा सीधे पहुंच योग्य (Directly Accessible) होती है और सिस्टम के संचालन के लिए आवश्यक निष्पादनीय कोड और डेटा को धारण करती है।

लागत, भंडारण क्षमता और एक्सेस गति (Access Speed) के बीच संतुलन बनाकर न्यूनतम लागत पर अधिकतम प्रसंस्करण प्रदर्शन (Performance) प्राप्त करना।

वोलाटाइल मेमोरी में विद्युत आपूर्ति बंद होने पर डेटा नष्ट हो जाता है (जैसे RAM), जबकि नॉन-वोलाटाइल में पावर ऑफ होने पर भी डेटा सुरक्षित रहता है (जैसे ROM और HDD)।

क्योंकि इसमें किसी भी मेमोरी लोकेशन (Address) पर स्थित डेटा को भौतिक स्थिति से स्वतंत्र, समान समय में एक्सेस किया जा सकता है।

SRAM में डेटा संग्रहण के लिए फ्लिप-फ्लॉप (Flip-Flops) या ट्रांजिस्टर परिपथ का उपयोग होता है, जिससे इसे बार-बार रिफ्रेश करने की आवश्यकता नहीं होती।

DRAM डेटा को कैपेसिटर (Capacitor) के रूप में चार्ज के तौर पर संग्रहित करता है, जो समय के साथ डिस्चार्ज होने लगता है।

SRAM अत्यधिक तीव्र और महंगी होती है, जबकि DRAM तुलनात्मक रूप से धीमी, सस्ती और उच्च घनत्व वाली होती है।

यह कंप्यूटर के सिस्टम क्लॉक (System Clock) के साथ तुल्यकालिक (Synchronized) होकर डेटा का हस्तांतरण करती है।

यह क्लॉक सिग्नल के राइजिंग (Rising) और फॉलिंग (Falling) दोनों किनारों पर प्रति क्लॉक साइकिल दो बार डेटा ट्रांसफर करती है।

वोल्टेज स्तर में कमी (पावर बचत), बस चौड़ाई में वृद्धि, और क्लॉक फ्रीक्वेंसी तथा बैंडविड्थ में व्यापक सुधार।

कंप्यूटर को बूट करने के लिए आवश्यक फर्मवेयर (Firmware) या बायोस (BIOS/UEFI) निर्देशों को स्थायी रूप से सुरक्षित रखना।

यह वह ROM है जिसके डेटा को निर्माण प्रक्रिया के दौरान ही हार्ड-वायर्ड (Hard-wired) तरीके से प्री-प्रोग्राम कर दिया जाता है और बदला नहीं जा सकता।

PROM को केवल एक बार विशेष उपकरण (PROM Burner) द्वारा प्रोग्राम किया जा सकता है, तत्पश्चात इसे मिटाया नहीं जा सकता (OTP - One Time Programmable)।

EPROM की चिप पर बनी पराबैंगनी खिड़की के माध्यम से पराबैंगनी (Ultraviolet - UV) किरणों का प्रयोग किया जाता है।

EEPROM को बिना चिप हटाए विद्युत सिग्नलों (Electrical Signals) द्वारा बाइट-दर-बाइट मिटाया और पुनः प्रोग्राम किया जा सकता है।

फ्लैश मेमोरी EEPROM का ही एक रूप है लेकिन यह डेटा को बाइट के बजाय ब्लॉक स्तर (Block Level) पर तेजी से मिटाने और लिखने में सक्षम है।

यह सीपीयू और मेन मेमोरी के बीच अत्यधिक तीव्र बफर का कार्य करती है, जिससे बार-बार उपयोग होने वाले निर्देशों तक तुरंत पहुंच संभव होती है।

L1 कैश सबसे तेज और सीपीयू कोर के अंदर स्थित होती है; L2 कोर के निकट; तथा L3 कैश सबसे बड़ी लेकिन L1/L2 की तुलना में थोड़ी धीमी (अक्सर Shared) होती है।

यह प्रोसेसर के अंदर स्थित सबसे तीव्र और सबसे छोटी अस्थायी भंडारण इकाइयां हैं, जो निष्पादन के दौरान डेटा और एड्रेस होल्ड करती हैं।

यह एएलयू (ALU) द्वारा किए गए गणितीय और तार्किक संचालन के तात्कालिक परिणामों को अस्थायी रूप से संग्रहित करता है।

यह अगले निष्पादित होने वाले निर्देश के मेमोरी एड्रेस को ट्रैक करता है और धारण करता है।

यह वर्तमान में निष्पादित हो रहे निर्देश (Current Instruction) को डिकोड और निष्पादित करने हेतु सुरक्षित रखता है।

MAR उस लोकेशन का एड्रेस धारण करता है जहाँ से डेटा पढ़ना या लिखना है, जबकि MBR वास्तविक डेटा या निर्देश को होल्ड करता है।

विभिन्न गतियों वाले उपकरणों (जैसे सीपीयू और प्रिंटर) के बीच डेटा हस्तांतरण दर के अंतर को संतुलित करने के लिए बफर अस्थायी मेमोरी क्षेत्र प्रदान करता है।

डेटा, ऑपरेटिंग सिस्टम, सॉफ्टवेयर प्रोग्रामों और फाइलों को स्थायी (Permanent) और बड़े पैमाने पर (Mass Storage) सुरक्षित रखना।

यह चुंबकीय पदार्थ से लेपित घूमती हुई डिस्क प्लाटर्स (Platters) पर रीड/राइट हेड की मदद से डेटा को चुंबकीय पोलरिटी के रूप में दर्ज करती है।

प्लाटर की सतह पर बने सकेंद्रित वृत्त (Concentric Circles) 'ट्रैक' कहलाते हैं, और प्रत्येक ट्रैक का विभाजित छोटा भाग 'सेक्टर' (सामान्यतः 512 बाइट्स या 4KB) कहलाता है।

सभी प्लाटर्स की समान त्रिज्या पर स्थित सभी ट्रैकों का लंबवत (Vertical) समूह सिलेंडर कहलाता है।

रीड/राइट हेड को वांछित ट्रैक (Target Track) तक पहुंचने में लगा समय सीक टाइम कहलाता है।

वांछित सेक्टर को घुमावदार गति के माध्यम से रीड/राइट हेड के नीचे आने में लगा समय लेटेंसी टाइम कहलाता है।

एक्सेस टाइम = सीक टाइम + रोटेशनल लेटेंसी टाइम + ट्रांसफर टाइम।

उच्च RPM (जैसे 5400, 7200 या 10000 RPM) से रोटेशनल लेटेंसी घटती है और डेटा ट्रांसफर स्पीड बढ़ती है।

क्योंकि SSD में कोई भी यांत्रिक या चलायमान भाग (Moving Parts) नहीं होते; यह सेमीकंडक्टर NAND फ्लैश मेमोरी पर काम करती है।

प्रति सेल बिट्स की संख्या बढ़ती है (SLC=1, MLC=2, TLC=3, QLC=4), जिससे भंडारण घनत्व बढ़ता है परंतु स्थायित्व और गति में कमी आती है।

यह उच्च गति PCIe बस का उपयोग करके SSD की विलंबता (Latency) को कम करता है और समानांतर डेटा प्रोसेसिंग क्षमता प्रदान करता है।

यह ऑपरेटिंग सिस्टम को उन डेटा ब्लॉकों को चिह्नित करने की अनुमति देता है जो अब उपयोग में नहीं हैं, जिससे गारबेज कलेक्शन और राइट स्पीड बनी रहती है।

यह लेजर बीम (Laser Beam) और प्रकाश के परावर्तन का उपयोग पिट्स (Pits) और लैंड्स (Lands) को पढ़ने हेतु करती है।

पिट्स सूक्ष्म अवतल गढ्ढे होते हैं तथा लैंड्स समतल सतह होती हैं, जो लेजर परावर्तन के अंतर से बाइनरी '0' और '1' को निरूपित करती हैं।

एक मानक CD की सामान्य क्षमता 700 MB (या लगभग 80 मिनट ऑडियो) होती है।

CD-R में डेटा केवल एक बार लिखा जा सकता है (WORM), जबकि CD-RW में डेटा को कई बार मिटाया और पुनः लिखा (Rewritable) जा सकता है।

DVD में कम तरंगदैर्ध्य की लेजर और छोटे पिट्स का उपयोग होता है, जिससे सिंगल लेयर DVD की क्षमता 4.7 GB हो जाती है।

Dual-Layer Dual-Sided DVD की भंडारण क्षमता 17 GB तक हो सकती है।

इसमें 405 nm तरंगदैर्ध्य की नीली-बैंगनी (Blue-Violet) लेजर का प्रयोग होता है, जिसकी किरण अत्यधिक बारीक होती है।

सिंगल-लेयर की क्षमता 25 GB तथा डबल-लेयर की क्षमता 50 GB होती है।

BDXL मल्टी-लेयर डिस्क की भंडारण क्षमता 100 GB से 128 GB तक होती है।

यह 4K UHD वीडियो हेतु 66 GB और 100 GB क्षमता वाले ट्रिपल-लेयर स्वरूप का उपयोग करती है।

ऐसे स्टोरेज माध्यम जिन पर डेटा केवल एक बार लिखा जा सकता है परंतु बार-बार बिना बदलाव के पढ़ा जा सकता है (जैसे CD-R, DVD-R)।

'X' मूल डेटा ट्रांसफर रेट का गुणक है (जैसे CD के लिए 1X = 150 KB/s, DVD के लिए 1X = 1.385 MB/s)।

SSD में चलायमान पुर्जे न होने के कारण यह शॉक-रेसिस्टेंट होती है और कम बिजली की खपत करती है।

यह एक अनुक्रमिक एक्सेस (Sequential Access) माध्यम है, जहाँ डेटा को उसी क्रम में पढ़ा जाता है जिस क्रम में लिखा गया है।

बड़े डाटा सेंटरों और कॉर्पोरेट जगत में दीर्घकालिक डाटा आर्काइविंग (Archiving) और बैकअप के लिए।

मानक 3.5-इंच हाई-डेंसिटी फ्लॉपी डिस्क की भंडारण क्षमता 1.44 MB होती थी।

यह सॉलिड-स्टेट EEPROM (NAND फ्लैश) तकनीक और USB इंटरफेस का संयोजन है।

SD: 2GB तक, SDHC: 2GB-32GB, SDXC: 32GB-2TB, SDUC: 2TB-128TB।

स्मार्टफोन, डिजिटल कैमरा, एक्शन कैमरा और एम्बेडेड डिवाइसों में कॉम्पैक्ट स्टोरेज हेतु।

यह एक पारंपरिक HDD और छोटी SSD (कैश के रूप में) का संयोजन है जो कम लागत में अधिक क्षमता और बेहतर स्पीड प्रदान करती है।

कई भौतिक हार्ड डिस्कों को जोड़कर डेटा रिडंडेंसी (फॉल्ट टॉलरेंस) और प्रदर्शन में सुधार करना।

यह डेटा को सभी डिस्कों में बांटकर पढ़ने/लिखने की गति बढ़ाती है, लेकिन किसी एक डिस्क के खराब होने पर पूरा डेटा नष्ट हो जाता है।

यह एक डिस्क का डेटा दूसरी डिस्क पर हूबहू कॉपी (Mirror) करती है, जिससे 100% डेटा बैकअप सुरक्षित रहता है।

यह कम से कम तीन डिस्कों पर डेटा और पैरिटी को डिस्ट्रीब्यूट करती है, जिससे एक डिस्क फेल होने पर भी डेटा रिकवर हो जाता है।

यह एक समर्पित स्टोरेज डिवाइस है जो नेटवर्क से जुड़ी होती है और फाइल-लेवल डेटा एक्सेस प्रदान करती है।

NAS फाइल-लेवल एक्सेस (NFS/SMB) प्रदान करता है, जबकि SAN उच्च गति फाइबर चैनल द्वारा ब्लॉक-लेवल एक्सेस प्रदान करता है।

इंटरनेट के माध्यम से रिमोट सर्वरों पर डेटा संग्रहित करने और कहीं से भी एक्सेस करने की सेवा पर।

यह पेटेंटेड पत्थर जैसी अकार्बनिक परत का उपयोग करती है, जो डेटा को 1000 वर्षों तक सुरक्षित रखने का दावा करती है।

ऐसे उपकरण जिन्हें कंप्यूटर सिस्टम को बंद किए बिना (Shut down किए बिना) जोड़ा या निकाला जा सकता है (जैसे USB ड्राइव)।

ऐसे डेटा को संग्रहित करना जिसे दुर्लभ ही एक्सेस किया जाता है, परंतु लंबे समय तक सुरक्षित रखना अनिवार्य होता है।

यह डेटा लिखने के लिए लेजर और चुंबकीय क्षेत्र दोनों के संयुक्त प्रभाव का उपयोग करती थी।

यह डेटा को सभी मेमोरी ब्लॉक पर समान रूप से वितरित करती है ताकि किसी एक ब्लॉक का अत्यधिक घिसाव न हो और आयु बढ़े।

आधुनिक एक्सटर्नल ड्राइव USB 3.0 / USB-C या थंडरबोल्ट (Thunderbolt) इंटरफेस का प्रयोग करती हैं।

यह अंदर से बाहर की ओर बहने वाला एकल निरंतर सर्पिलाकार (Single Continuous Spiral) ट्रैक होता है।

आधुनिक फ्लैगशिप स्मार्टफोन्स में उच्च गति एंबेडेड स्टोरेज माध्यम के रूप में (eMMC की तुलना में अत्यंत तेज)।

यह हाफ-डुप्लेक्स (Half-Duplex) मोड पर काम करता है जिससे एक समय में केवल पढ़ना या लिखना ही संभव होता है।

इसमें ट्रैकों को छत की टाइलों की तरह आंशिक रूप से एक-दूसरे पर ओवरलैप करके संग्रहित किया जाता है।

ये नेक्स्ट-जनरेशन नॉन-वोलाटाइल इमर्जिंग मेमोरी श्रेणी में आते हैं जो DRAM की गति और NAND का स्थायित्व प्रदान करने हेतु प्रयासरत हैं।

बिट (Bit - Binary Digit), जिसका मान केवल 0 या 1 हो सकता है।

4 बिट्स के समूह को निबल (Nibble) कहा जाता है।

एक बाइट में 8 बिट्स होते हैं; यह सामान्यतः एक सिंगल कैरेक्टर (अक्षर/अंक) को स्टोर करने की इकाई है।

बाइनरी प्रणाली (2^10) के अनुसार 1 KB = 1024 बाइट्स होते हैं।

1 MB = 1024 KB (1,048,576 बाइट्स) तथा 1 GB = 1024 MB।

Bit < Nibble < Byte < KB < MB < GB < TB < PB < EB < ZB < YB।

1 PB = 1024 TB (2^50 बाइट्स)।

1 KiB (Kibibyte) = 1024 बाइट्स (2^10), जबकि SI मानक में 1 KB = 1000 बाइट्स (10^3) होता है।

Bps का अर्थ बाइट्स प्रति सेकंड (Bytes per second) है तथा bps का अर्थ बिट्स प्रति सेकंड (bits per second) है (1 Bps = 8 bps)।

बस की चौड़ाई (जैसे 32-बिट या 64-बिट) यह तय करती है कि एक समय में कितना डेटा समानांतर रूप से स्थानांतरित हो सकता है।

उच्च क्लॉक स्पीड (GHz में) और चौड़ी बस मिलकर मेमोरी बैंडविड्थ (डेटा ट्रांसफर रेट) को बढ़ाती हैं।

प्राथमिक मेमोरी/कैश के लिए नैनोसेकंड (ns) में तथा द्वितीयक स्टोरेज के लिए मिलीसेकंड (ms) में।

यह हार्ड डिस्क का वह आरक्षित भाग है जिसे ऑपरेटिंग सिस्टम मुख्य मेमोरी (RAM) के विस्तार के रूप में छद्म रूप से प्रयोग करता है।

यह वर्चुअल एड्रेस स्पेस को फिक्स्ड-साइज़ के पेजों (Pages) में विभाजित करके RAM के फ्रेम्स (Frames) में लोड करती है।

जब RAM पूरी भर जाती है तो अक्रिय डेटा को हार्ड डिस्क की स्वाैप फाइल में स्थानांतरित कर दिया जाता है।

जब सिस्टम का अधिकांश समय वास्तविक निष्पादन के बजाय पेज स्वाैपिंग (Page In / Page Out) में ही नष्ट होने लगता है।

जब सीपीयू द्वारा मांगा गया डेटा कैश में मिल जाए तो कैश हिट, और न मिलने पर कैश मिस कहलाता है।

डेटा को कैश और मेन मेमोरी दोनों में एक साथ (Simultaneously) लिखा जाता है।

डेटा केवल कैश में तुरंत लिखा जाता है और मेन मेमोरी में केवल तब अपडेट होता है जब ब्लॉक बदला जाता है।

यह पेरीफेरल डिवाइसों को सीपीयू को बायपास करके सीधे मेन मेमोरी से डेटा ट्रांसफर करने की अनुमति देता है।

जब कोई प्रोग्राम अपने द्वारा उपयोग की गई RAM को कार्य समाप्त होने के बाद भी रिलीज नहीं करता।

यह मेमोरी डेटा में होने वाले सिंगल-बिट एरर्स का स्वतः पता लगाकर उन्हें ठीक कर सकती है (सर्वर हेतु उपयोगी)।

ECC मेमोरी में अतिरिक्त चिप्स होती हैं जो एरर चेकिंग पैरिटी बिट्स को हैंडल करती हैं।

CAS लेटेंसी वह क्लॉक साइकिल देरी है; कम CAS लेटेंसी का अर्थ है तेज रिस्पॉन्स टाइम।

DIMM डेस्कटॉप कंप्यूटर हेतु मानक साइज है, जबकि SO-DIMM लैपटॉप और मिनी-पीसी हेतु छोटा रूप है।

यह RAM और मेमोरी कंट्रोलर के बीच डेटा बसों की संख्या बढ़ाकर बैंडविड्थ को दोगुना/चौगुना कर देता है।

माध्यम के प्रकार (चुंबकीय, ऑप्टिकल, फ्लैश) और पर्यावरणीय स्थितियों (तापमान, आर्द्रता, चुंबकीय क्षेत्र) पर।

यह NAND फ्लैश सेल के जीवनकाल और सहनशक्ति (Endurance Limit) को मापता है।

हार्ड डिस्क पर बिखरे हुए फाइलों के टुकड़ों को एकत्रित करके एक साथ व्यवस्थित करना ताकि एक्सेस गति बढ़े।

हार्ड डिस्क या स्टोरेज डिवाइस का वह क्षतिग्रस्त भौतिक भाग जहाँ डेटा पढ़ा या लिखा नहीं जा सकता।

लो-लेवल फ़ॉर्मैटिंग ट्रैक और सेक्टर का भौतिक ढांचा बनाती है, जबकि हाई-लेवल फ़ॉर्मैटिंग फाइल सिस्टम (जैसे NTFS, FAT32) का निर्माण करती है।

यह स्टोरेज मीडिया पर फाइलों के भंडारण, नामकरण, संगठन और एक्सेस कंट्रोल के नियम निर्धारित करता है।

NTFS में बड़ी फाइल साइज़ समर्थन (4GB+), फाइल-लेवल सिक्योरिटी एनक्रिप्शन और जर्नलिंग की सुविधा उपलब्ध है।