Theory
The power-cut test
બપોરે વચ્ચે દુકાનમાં power cut થાય છે. billing PC ફરી restart થાય ત્યારે તમે જે અડધું bill type કરતા હતા એ ગાયબ થઈ ગયું હોય છે, પણ machine પોતે તો બરાબર જાણે છે કે boot કેમ કરવું, પોતાના parts check કરે છે અને બધું clean load કરી લે છે.
એક જ machine, એક જ power cut, પણ 2 સાવ ઊલટા વર્તન: કંઈક તો તરત જ ભૂલી ગયું, અને કંઈક બરાબર યાદ રહી ગયું.
આ જે તફાવત છે એ જ આખો memory નો chapter છે: RAM ભૂલી જાય છે, ROM યાદ રાખે છે.
Theory
The desk and the instruction book
RAM એ Chirag નું work desk છે: અત્યારે એ જે કંઈ પણ કામ કરી રહ્યો છે એ બધું આ desk પર પથરાયેલું છે, તરત હાથવગું, પણ દરરોજ રાત્રે સાફ થઈ જાય (power off = desk કોરું). ROM એ દીવાલ પર fix કરેલી laminated instruction book છે: દુકાન કેમ ખોલવી, ચાવીઓ ક્યાં છે. એના પર રોજ કોઈ કંઈ લખતું નથી; એ દરેક રાત, દરેક power cut, દરેક વર્ષ ટકી રહે છે.
Theory
RAM and its three exam types
RAM (Random Access Memory): read-write, volatile (power off થતાં contents ગાયબ), એમાં ચાલુ programs અને એમનો data રહે છે. "Random access" એટલે કોઈ પણ address સુધી પહોંચવું એકસરખું ઝડપી હોય છે.
- SRAM (Static): bits ને flip-flop circuits માં store કરે છે. refreshing ની જરૂર નહીં, ખૂબ fast, મોંઘું, અને per bit power પણ વધારે વાપરે. આ cache માં હોય છે.
- DRAM (Dynamic): bits ને નાના capacitors માં charge તરીકે store કરે છે, પણ એ charge leak થાય છે, એટલે એને સેકન્ડમાં હજારો વાર refresh કરવું પડે. ધીમું પણ સસ્તું અને dense: તમારી main memory.
- SDRAM (Synchronous DRAM): system clock સાથે synchronise કરેલું DRAM, જેથી transfers વ્યવસ્થિત અને fast થાય. એના જ વારસદારો છે પેલી DDR sticks (DDR4, DDR5) જે Chirag ખરેખર વેચે છે.
Theory
ROM and its erasable children
ROM (Read Only Memory): non-volatile, manufacture વખતે જ લખાઈ જાય, અને એમાં startup firmware (BIOS) રહે છે જે disk ને અડ્યા પહેલાં જ machine ને જગાડે છે.
પછી engineers ને એવું ROM જોઈતું હતું જેમાં સુધારો કરી શકાય:
- PROM: buyer એક વાર program કરી શકે, પછી કાયમી.
- EPROM: chip પર એક નાની quartz window હોય, એમાંથી ultraviolet light પાડીને erase કરી શકાય, પછી ફરી program કરી શકાય.
- EEPROM: electrically erase થાય, ત્યાં જ, કોઈ lamp ની જરૂર નહીં. આ જ idea ને વધારે refine કરીને pen drives અને SSDs ની flash memory બની.
At a glance
The memory family at a glance
| Type | Volatile? | Known for |
|---|---|---|
| SRAM | હા | Flip-flops, refresh નહીં, cache memory |
| DRAM | હા | Capacitors, refresh જોઈએ, main memory |
| SDRAM | હા | Clock સાથે synchronised DRAM (DDR family) |
| ROM | ના | Factory માં લખાયેલું boot firmware |
| EPROM | ના | UV light થી erase (quartz window) |
| EEPROM | ના | Electrically erase, flash નું પૂર્વજ |
Quiz
DRAM ને સતત refreshing કેમ જોઈએ છે જ્યારે SRAM ને નથી જોઈતું?
- DRAM bits ને leak થતા capacitor charge તરીકે store કરે છે; SRAM એને flip-flop circuits માં રાખે છે
- DRAM non-volatile છે અને એને disk સાથે sync કરવું પડે છે
- SRAM પણ refresh થાય છે, બસ દિવસમાં એક વાર
- DRAM refreshing તો ફક્ત laptops માં જ જોઈએ છે
Show the answer
DRAM bits ને leak થતા capacitor charge તરીકે store કરે છે; SRAM એને flip-flop circuits માં રાખે છે
DRAM નો દરેક cell એક capacitor છે જેનો charge ધીમે ધીમે નીકળી જાય છે, એટલે memory controller દરેક cell ને સેકન્ડમાં હજારો વાર ફરી ભરે છે. SRAM ના flip-flops જ્યાં સુધી power ચાલુ છે ત્યાં સુધી પોતાની state જાળવી રાખે છે, refresh ની જરૂર જ નહીં, અને એટલે જ SRAM વધારે fast અને વધારે મોંઘું છે. આ one-line comparison exam માં પાક્કો આવે એવો pair છે.
Think first
Think it through
computer ને boot કરવા માટે instructions જોઈએ, પણ disk હજી read નથી થઈ અને RAM તો ખાલી જ જાગી. તો સૌથી પહેલી instructions ક્યાં હોવી જ જોઈએ, અને એ RAM માં કેમ ન રહી શકે?
Show the answer
ROM માં. RAM તો volatile છે: power-on વખતે એ કોરી હોય છે, એટલે એ wake-up instructions રાખી જ ન શકે. Boot firmware ને power off થયા પછી પણ ટકવું પડે, એટલે એ non-volatile ROM માં હોય. આ murgi-anda વાળી reasoning એ જ "RAM હોવા છતાં ROM કેમ જોઈએ?" નો exam answer છે.
Quiz
EPROM અને EEPROM વચ્ચેનો મુખ્ય તફાવત શું છે?
- EPROM UV light થી erase થાય છે; EEPROM electrically erase થાય છે
- EPROM volatile છે; EEPROM non-volatile છે
- EPROM ક્યારેય erase જ ન થાય; EEPROM UV light થી erase થાય
- એ બંને ફક્ત storage capacity માં જ અલગ છે
Show the answer
EPROM UV light થી erase થાય છે; EEPROM electrically erase થાય છે
E એટલે erasing નો જે method છે એ જ આખો તફાવત છે: EPROM ને ultraviolet lamp અને પેલી નાની quartz window જોઈએ; EEPROM ("electrically erasable") ત્યાં જ voltage આપીને ફરી લખાઈ જાય. બંને non-volatile ROM ના વારસદારો છે. Option C એ બંને ને ઊલટા કરી નાખે છે, એ classic exam distractor છે.
Watch out
Where marks leak
ROM ને "hard disk જેવું storage" કહી દેવું: ROM માં firmware હોય છે, તમારી files નહીં. "SRAM is dynamic" લખવું, અથવા SRAM/DRAM ના properties આપસમાં બદલી નાખવા: યાદ રાખો S = Static = Stays (refresh નહીં), D = Dynamic = Drains (refresh જોઈએ). અને "random access" એટલે અસ્તવ્યસ્ત નહીં, એટલે દરેક address સુધી પહોંચવામાં એકસરખો time લાગે.
Theory
Shop sense and what is next
જ્યારે કોઈ customer કહે "8 GB memory", ત્યારે એનો મતલબ SDRAM sticks (DDR4/DDR5) છે. જ્યારે એની pen drive format થવા છતાં ટકી રહે, ત્યારે EEPROM ના વારસદાર flash નો આભાર માનજો. પાછલા topic માં જે cache હતું? એ SRAM જ કામ કરતું હતું. હવે પછીનું topic, storage devices, ત્યાંથી ઉપાડે છે જ્યાં ROM ની કાયમીપણું ખરી capacity ને મળે છે: disks, DVDs અને USB drives.
Summary
Key takeaways
- RAM: volatile read-write working memory; ROM: non-volatile firmware નું ઘર.
- SRAM: flip-flops, refresh નહીં, fast, મોંઘું, cache માં વપરાય.
- DRAM: leak થતા capacitors, refresh જોઈએ, સસ્તું, main memory; SDRAM એને clock સાથે sync કરે (DDR).
- PROM એક વાર લખાય; EPROM UV light થી erase થાય; EEPROM electrically erase થાય.
- Boot instructions ROM માં જ હોવી જોઈએ કારણ કે RAM ખાલી જાગે છે.
- Memory hook: Static Stays, Dynamic Drains; desk vs instruction book.