การทำงานของหน่วยความจำ

1. ตัวควบคุมหน่วยความจำจะส่ง Row address ไปที่ขาของ Address ของหน่วยความจำ(DRAM)
2. สัญญาณ RAS (Row address Strobe)จากตัวควบคุมหน่วยความจำจะทำให้ Row Address ถูก Latch ที่ Row Latch และถูกส่งไปที่ Row Address Decoder เพื่อเลือก cell ในแนวของแถว
3. Memory Controller จะหยุดช่วงเวลาสั้นๆ ก่อนที่จะส่ง Column Address ตามออกมา ช่วงเวลานี้เรียกว่า RAS to CAS delay
4. หลังจากที่ RAS to CAS delay ผ่านพ้นไป Column address จะถูกส่งจาก Memory Controller ไปที่ขาของ Address ของ DRAM และColumn address จะถูกหยุดที่ Column Latch และถูกส่งไปยัง Column Address Decoder ด้วยสัญญาณ CAS
5. Column Address Decoder จะถอดรหัส Column address จนรู้ว่า column ใดถูกเรียกใช้ ก็จะกระตุ้น cell นั้นออกมาทำงาน โดยส่งสัญญาณ WE = 1 ทำงาน, ถ้า WE = 0 ไม่ทำงาน
6. หน่วยความจำจะรอสัญญาณ Read/Write ต่อไป

ความเป็นมาและการติดตั้งหน่วยความจำ
     เมื่อหลายปีก่อนในขณะที่ CPU 386 ของ Intel ซึ่งเป็น CPU 32 บิต เป็นที่นิยมใช้กันอยู่นั้น ผู้ผลิตเมนบอร์ดก็ได้มีการค้นหาว่าเทคโนโลยีของ  หน่วยความจำแบบใดที่เหมาะสมที่จะใช้กับ CPU 386 มากที่สุด ในที่สุดเทคโนโลยี หน่วยความจำที่ถูกคิดค้นขึ้นก็คือเทคโนโลยีหน่วยความจำแบบ SIMM (Single In-line Memory   Module) ซึ่งหน่วยความจำแบบ SIMM นี้มีลักษณะเป็นแผงโมดูลที่ประกอบด้วยชิพ หลายๆตัว และต่อจากนั้นมาก็ได้มีการนำหน่วยความจำแบบ SIMM มาใช้แทนหน่วยความจำ แบบเก่าที่ติดตั้งชิพเป็นตัวๆบนเมนบอร์ด
        หน่วยความจำแบบSIMMจะมีออกมาหลายขนาดและหลายความเร็วซึ่งความเร็วของหน่วยความจำจะมีหน่วย เป็น ns หรือนาโนวินาที คุณสามารถสังเกตความเร็ว  ของหน่วยความจำได้จากชิพแต่ละตัวบนแผงโมดูลซึ่งจะมีเขียนบอกไว้ SIMM ที่นิยมใช้กันในขณะนั้นจะมีจำนวนขาอยู่ 30 พิน โดยจะมีทั้งแบบที่มีชิพบนแผง  โมดูลอยู่ 2 หรือ 3 ตัว และแบบที่มีชิพอยู่ 8 หรือ 9 ตัว ถ้ามี 8 ตัวจะเป็น Non Parity ถ้าเป็นหน่วยความจำที่มีชิพ อยู่ 3 ตัว หรือหน่วยความจำที่มีชิพอยู่ 9 ตัว จะเป็นหน่วยความจำที่มี Parity
    เมื่อได้มีการพัฒนาไปใช้ CPU 486 ที่มีบัส 32 บิต และ CPU Pentiumที่มีบัส 64 บิต ถ้าจะยังใช้ SIMM RAM 30 พิน ที่มีแบนด์วิดท์เพียง 16 บิต  จะเป็นการไม่เพียงพอจึงได้มีการพัฒนา SIMM RAM 72 พินออกมาโดยมีแบนด์วิดท์เป็น 2 เท่าของแบบ 30 พิน คือมีแบนด์วิดท์เป็น 32 บิต   SIMM RAMแบบ 72 พินนี้เหมาะกับ CPU ที่เป็น 32 บิตขึ้นไป อย่าง CPU 486 , Pentium , Pentium Pro และ Pentium 2 ซึ่งต่อมาได้มีการพัฒนา  หน่วยความจำแบบ EDO (Extended Data Out) ออกมาซึ่งมีความเร็วมากกว่าหน่วยความจำ FPM แบบเดิม
       เนื่องจาก SIMM 72 พินมีข้อจำกัดในการติดตั้งที่ต้องใส่เป็นคู่ไม่สามารถใส่แผงเดียวได้ ซึ่งทำให้การติดตั้งอาจจะกระทำได้ค่อนข้างลำบากเพราะต้อง ใส่หน่วยความจำในลักษณะเอียง 45 องศาก่อน แล้วจึงจะสามารถดันหน่วยความจำเข้าไปได้ ดังนั้นจึงมีการพัฒนาหน่วยความจำแบบใหม่ที่มีความเร็วมากกว่า EDO โดยให้ชื่อหน่วยความจำ  ชนิดนี้ว่า DIMM (Dual In-line Memory Module) ลักษณะของ DIMM ก็จะเป็นไปตามชื่อ กล่าวคือจะมีพินอยู่ทั้งสองด้านของโมดูลผิดกับหน่วยความจำแบบ SIMM ที่ถึงแม้จะมีจุดสัมผัสของพินทั้งสองด้านก็ตามแต่ทั้งสองด้านจะเป็นพินเดียวกันเช่นใน DIMM ซึ่งมีพิน 168 พิน แต่ละด้านจะมีพินอยู่ 84 พิน ส่วน SIMM  ซึ่งมี 72 พินแต่ละด้านก็จะมีพินอยู่ 72 พิน
       DIMM จะมีให้เลือกใช้หลายขนาดถ้าเป็น DIMM ที่ใช้กับเครื่อง Laptop  จะมีจำนวนพินอยู่ 72 พินคือมีพินด้านละ 36 พิน นอกจากนี้ยังมี DIMM ที่มี   144 พิน โดยมีพินด้านละ 72 พิน และ DIMM ที่มี 168 พินซึ่งใช้กับเครื่อง Desktop ที่เรารู้จักกันดี
       DIMM แบบ 168 พินจะมีขนาดความยาวกว่า SIMM 72 พินอยู่ 1 นิ้ว การติดตั้ง DIMM สามารถทำได้ง่ายและสะดวกกว่า SIMM เพราะการติกตั้ง  DIMM ไม่จำเป็นต้องเอียง 45 องศา แต่สามารถใส่ในแนวตรง 90 องศาได้เลย โดยในการใส่ต้องปลดขาล็อกทั้ง 2 ข้างออกก่อนแล้วจึงกดหน่วยความจำ DIMM ลงไป ในซ็อกเก็ต DIMM และล็อกด้วยขาทั้ง 2 ข้าง นอกจากนี้การจะอัพเกรด DIMM  ก็สามารถทำได้สะดวกเพราะสามารถใส่แผงเดียวก็ได้ไม่จำเป็นต้องใส่เป็นคู่  เหมือนใน SIMM  
      หน่วยความจำแบบ DIMM มีใช้เฉพาะในเมนบอร์ดที่ใช้กับ CPU  Pentium,  Pentium Pro  และ Pentium 2 หน่วยความจำแบบ DIMM จะมีความเร็วมากกว่า   EDO อยู่เล็กน้อยเพราะหน่วยความจำแบบ DIMM มีความกว้างของทางเดินข้อมูล หรือแบนด์วิดท์ถึง 64 บิตซึ่งเท่ากับ CPU Pentium Pro และ Pentium 2

ขนาดความจุของ หน่วยความจำ
         หน่วยความจำที่มีจำหน่ายจะมีทั้งแบบ Single Side และ Double Side  หน่วยความจำแบบ Single Side หมายถึงหน่วยความจำที่มีชิพเพียงด้านเดียว ส่วนหน่วยความจำแบบ   Double Side เป็นหน่วยความจำที่มีชิพทั้ง 2 ด้าน
           ไม่ว่าจะเป็นหน่วยความจำแบบ SIMM หรือ DIMM จะมีวิธีการดูขนาดความจุของหน่วยความจำเหมือนกัน กล่าวคือเลขตัวแรกจะเป็นจำนวน MB ส่วนเลขตัวที่ตาม  มาหลังเครื่องหมายคูณเป็นเลขจำนวนบิตที่บ่งบอกว่าเป็นหน่วยความจำประเภทใดถ้า เป็นเลข 32 จะเป็น SIMM แต่ถ้าเป็น 64 จะเป็น DIMM ให้คุณนำเลขตัวหลัง หารด้วย 8 เพื่อทำให้เป็นไบต์ แล้วคูณกับเลขตัวแรกจะได้ขนาดความจุของ หน่วยความจำนั้นออกมา เช่น ถ้าเป็น 4 x 32 SIMM ก็จะหมายถึง  4 MB x (32/8) บิต   ซึ่งจะได้ 4 MB x 4 ไบต์ เท่ากับ 16 MB แสดงว่าเป็น SIMM ขนาด 16 MB   แต่ถ้าเป็น 4 x 64 DIMM ก็จะเป็น DIMM ที่มีขนาด 4MB x 8 ไบต์ เท่ากับ   32 MB 

DRAM (Dynamic Random Access Memory)
       ถือเป็นหน่วยความจำชนิดแรกๆที่มีการผลิตกัน DRAM จะทำงานได้ช้าเพราะ DRAM ต้องมีการเขียนข้อมูลลงไปซ้ำหลายครั้งเพื่อรักษาข้อมูลภายในให้คงอยู่เราเรียกการเขียนข้อมูลลงไปซ้ำๆนี้ว่า การรีเฟรช(ชาร์จไฟใหม่) ข้อมูลจะต้องมีการ refresh ทุกครั้งที่มีการเคลื่อนย้ายกระบวนการเหล่านี้ใช้เวลาเพียงเสี้ยววินาที แต่ในขณะที่เกิดขึ้นนั้นระบบปฏิบัติการจะไม่สามารถอ่านหรือเขียนข้อมูลจากหน่วยความจำได้ซึ่งเราเรียกช่วงเวลานี้ว่า wait state ซึ่งหมายถึงช่วงเวลาที่โปรเซสเซอร์ไม่ได้ทำงานอะไร เนื่องจากต้องรอจนกว่าหน่วยความจำจะทำงานเสร็จ ถึงแม้ว่า DRAM จะเป็นหน่วยความจำที่ช้าแต่ก็มีผู้นำมาใช้เพราะมีราคาถูกถ้าเทียบกับหน่วยความจำชนิดอื่น 

FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM)
หน่วยความจำชนิดนี้ได้รับการพัฒนาขึ้นมาจาก DRAM แต่ก็ยังมีความเร็วไม่มาก เท่าใดนัก ก่อนที่ EDO DRAM จะเข้ามาหน่วยความจำชนิดนี้มีผู้นิยมใช้เป็นจำนวนมาก โดยแตกต่างจาก DRAM ที่การลดช่วงการหน่วงเวลาในขณะเข้าถึงข้อมูลลง ทำให้มัน มีความเร็วในการเข้าถึงข้อมูลสูงกว่า DRAM ปกติ โดยที่สัญญาณนาฬิกาปกติในการเข้าถึงข้อมูล จะเป็น 6-3-3-3 (เป็นอัตรา burst rate หมายถึง จำนวนรอบการทำงานของ CPU ที่ใช้ในการอ่านข้อมูล 4 bit ด้วยเงื่อนไขการอ่านข้อมูลที่เรียกว่า four-bit burst)( Latency เริ่มต้นที่ 3 clock พร้อมด้วย 3 clock สำหรับการเข้าถึง page ) และสำหรับระบบแบบ 32 bit จะมีอัตราการส่งถ่ายข้อมูลสูงสุด 100 MB ต่อวินาที ส่วนระบบแบบ 64 bit จะมีอัตราการส่งถ่ายข้อมูลสูงสุดที่ 200 MB ต่อวินาที

EDO DRAM (Extended Data Output DRAM)
  เป็นหน่วยความจำที่มีความเร็วในการทำงานสูงกว่า FPM DRAM 15% เพราะ EDO  สามารถติดต่อรับส่งข้อมูลที่เป็นคำสั่งหรือค่าต่างๆกับแคชภายใน CPU ได้ ทีละบล็อค ซึ่ง FPM DRAM จะทำได้ทีละไบต์เท่านั้น และ CPU สามารถเข้าถึงข้อมูลในขณะที่ DRAM ถูก refresh ได้ ซึ่งเท่ากับว่าไม่มี wait state  ทำให้ EDO สามารถเคลื่อนย้ายข้อมูลได้มากกว่า FPM ด้วยระยะเวลาที่เท่ากัน จึงทำ ให้ EDO ทำงานได้เร็วกว่า    EDO สามารถทำงานกับความเร็วบัส ได้ถึง 66 MHz และ 83.3 MHz ที่ Timing 5-2-2-2 และหากว่า chip EDO นี้ มีความเร็วที่สูงมากพอ ( มากกว่า 50ns ) มันก็สามารถใช้งานได้ ณ 100 MHz ที่ Timing 6-3-3-3 EDO จะทำงานได้ดีเมื่อใช้กับแคชที่เป็นแบบ Pipeline Burst อัตราการส่งถ่ายข้อมูลสูงสุดของ DRAM ชนิดนี้อยู่ที่ 264M ต่อวินาที
การทำงานของ EDO DRAM จะอ้างอิงตำแหน่งที่อ่านข้อมูลจากครั้งก่อนไว้ด้วย ปกติแล้วการดึงข้อมูลจาก RAM ณ ตำแหน่งใดๆ มักจะดึงข้อมูล ณ ตำแหน่งที่อยู่ใกล้ๆ จากการดึงก่อนหน้านี้ เพราะงั้น ถ้ามีการอ้างอิง ณ ตำแหน่งเก่าไว้ก่อน ก็จะทำให้ เสียเวลาในการเข้าถึงตำแหน่งน้อยลง และอีกทั้งมันยังลดช่วงเวลาของ CAS(สัญญาณกำหนดตำแหน่งหลัก-Column Assign Signal) latency ลงด้วย และด้วยความสามารถนี้ ทำให้การเข้าถึงข้อมูลดีขึ้นกว่าเดิม กว่า 40% เลยทีเดียว

SDRAM (Synchronous DRAM)
สามารถส่งถ่ายข้อมูลได้ทันทุกช่วงสัญญาณนาฬิกาของ CPU ซึ่งจะทำให้   CPU สามารถประมวลผลได้ทันทีโดยไม่ต้องคอยหน่วยความจำ SDRAM สนับสนุนความเร็วบัสได้ถึง 100 MHz หรือ มากกว่า และมี Access Time เพียง 10 ns SDRAM จะใช้สัญญาณนาฬิกาเป็นตัวกำหนดการทำงาน โดยจะใช้ความถี่ของสัญญาณเป็นตัวระบุ SDRAM จะทำงานตามสัญญาณนาฬิกาขาขึ้น เพื่อรอรับตำแหน่งที่ต้องการให้มันอ่าน แล้วจากนั้น มันก็จะไปค้นหาให้ และให้ผลลัพธ์ออกมา หลังจากได้รับตำแหน่งแล้ว เท่ากับ ค่า CAS เช่น CAS 2 ก็คือ หลังจากรับตำแหน่งที่จะอ่านแล้ว มันก็จะให้ผลลัพธ์ออกมา ภายใน 2 ลูกของสัญญาณนาฬิกา
SDRAM จะมี Timing เป็น 5-1-1-1 ซึ่งแน่นอน และมีอัตราการส่งถ่ายข้อมูลสูงสุดอยู่ที่ 528 M ต่อวินาที โดยใช้อินเตอร์เฟสแบบ DIMM 168 pin

Full Parity RAM
เป็นหน่วยความจำที่สามารถตรวจสอบความผิดพลาดในการอ่านและเขียนข้อมูล ถ้าพบว่ามีข้อมูลผิดพลาด ก็จะเกิดการหยุดทำงานของระบบ(system halt) ทำให้มีเสถียรภาพในการอ่านและเขียนข้อมูลดีที่สุด ราคาค่อนข้างสูง โดยจะมี ชิพเพิ่มจากเดิม 1 ตัว

Error Checking and Correction (ECC)
เป็น หน่วยความจำชนิดหนึ่งราคาค่อนข้างสูง เพราะมันมีความสามารถตรวจเช็คความผิดพลาดของข้อมูลพร้อมทั้งแก้ไข bit ที่ผิดพลาดให้ด้วย โดยไม่ทำให้ระบบหยุดทำงาน(system halt) สังเกตโดยมีชิพตัวเล็กๆที่อยู่ริมขอบด้านหนึ่งของหน่วยความจำ RAM ได้ มักจะใช้ในเครื่องระดับ SERVER หรือเครื่อง Hi-End ต่างๆ

NVRAM (Nonvolatile RAM)
คือ Ram ชนิดพิเศษที่สามารถเก็บข้อมูลเอาไว้ได้ถึงแม้ว่าจะปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ไปแล้ว โดยข้อมูลทั้งหมดจะถูกเก็บใน EEPROM เช่น ESCD ใน mainboard

VRAM (Video RAM)
มีหลักการทำงานคือสามารถแสดงผลบนจอคอมพิวเตอร์ ได้พร้อมๆกับการประมวลผลคำสั่งในโปรเซสเซอร์ของการ์ดแสดงผลทำให้การแสดงผลสามารถทำได้ราบรื่น โดยการเพิ่ม serial port พิเศษขึ้นมาอีก 1 หรือ 2 port โดยที่ serial port ที่เพิ่มขึ้นมา จะใช้ในการส่งข้อมูลภาพ ออกสู่ display ส่วน parallel port ซึ่งเป็น standard interface ของมัน จะถูกใช้ในการติดต่อกับ host processor เพื่อสั่งการให้ทำการ refresh ภาพขึ้นมาใหม่

WRAM (Window RAM)
สามารถรับข้อมูลเข้ามาและส่งออกไปได้ในเวลาเดียวกัน สามารถรองรับ Bandwith ที่สูงกว่า อีกทั้งยังใช้ระบบ Double-Buffer ทำให้   WRAM มีความสามารถในการทำงานสูงกว่า VRAM พัฒนาโดย Matrox

SGRAM (Synchronus Graphic RAM)
มีความเร็วในการทำงานสูงพอๆกับ SDRAM แต่ SGRAM  จะใช้สำหรับการ์ดแสดงผล โดยแตกต่างจาก SDRAM ที่ฟังก์ชั่นซึ่งใช้โดย Page Register ซึ่ง SGRAM สามารถทำการเขียนข้อมูลได้หลายๆตำแหน่ง ในสัญญาณนาฬิกาเดียว ทำให้มีความเร็วในการแสดงผลสูงมาก และClear หน้าจอได้เร็วมาก และ ยังสามารถเขียนเพียงแค่บาง bit ใน word ได้ ( คือไม่ต้องเขียนข้อมูลใหม่ทั้งหมด เขียนเพียงแค่ข้อมูลที่เปลี่ยนแปลงเท่านั้น ) โดยใช้ bit mask ในการเลือก bit ที่จะเขียนใหม่

MDRAM (Multibank Dynamic RAM)
เป็นหน่วยความจำที่ใช้กับการ์ดแสดงผลที่มีความเร็วในการทำงานสูง มาก สามารถส่งถ่ายข้อมูลได้เป็นกิกะไบต์ต่อวินาที

CACHE คือ หน่วยความจำขนาดเล็กที่มีความเร็วสูงซึ่งเก็บข้อมูล หรือคำสั่งที่ถูกเรียกใช้หรือเรียกใช้บ่อยๆ ข้อมูลและคำสั่งที่เก็บอยู่ใน CACHEซึ่งทำงานโดยใช้ SRAM (STATIC RAM) ซึ่งจะต่างจาก DRAM คือ จะrefresh ก็ต่อเมื่อ เราสั่งให้มัน refresh เท่านั้น ข้อมูลที่เก็บไว้ใน CACHE จะถูกดึงไปใช้งานได้เร็วกว่าการดึงข้อมูลจากหน่วยความจำหลัก (MAIN MEMORY) ซึ่งใช้DRAM (DYNAMIC RAM )หลายเท่าตัว

1. โปรแกรมที่ทำงานโดยผ่านหน่วยประมวลผลกลาง (CPU) ได้ทำการเรียกข้อมูลหรือรหัสที่ CPU จำเป็นต้องใช้
2. RAM cache ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของวงจรหลักในเครื่องคอมพิวเตอร์ ได้รับสัญญานการเรียกข้อมูลในขณะที่คำสั่งการเรียกข้อมูลกำลังเดินทางไปยัง RAM และ cache จะทำการค้นหาข้อมูลจากRAM และส่งต่อข้อมูลไปยัง CPU ในการค้นหาข้อมูลครั้งแรกอาจจะใช้เวลานานโดยที่ตัว CPU ไม่สามารถทำงานอย่างอื่นได้ในเวลานั้น
3. ในขั้นตอนการค้นหาข้อมูลนี้ cache จะทำการบันทึกข้อมูลที่ค้นพบไว้ใน high-speed memory chips ที่มีเฉพาะภายใน cache
4. ในทันที่ cache ตรวจสอบพบว่า CPU ได้ทำงานเสร็จสิ้นและกำลังว่างอยู่ cache จะทำการค้นหาข้อมูลหรือรหัสของโปรแกรม ซึ่งอยู่ใกล้เคียงกับตำแหน่งของข้อมูลที่ทางโปรแกรมได้เรียกใช้ก่อนหน้านี้จาก memory address และจัดเก็บข้อมูลไว้ใน high-speed memory chips
5. ครั้งต่อไปที่ทางโปรแกรมถามหาข้อมูลจากทางหน่วยประมวลผลกลาง(CPU) cacheจะตรวจสอบดูว่าข้อมูลที่โปรแกรมต้องการมีอยู่ใน high-speed memory chips แล้วหรือยัง ถ้ามีอยู่แล้ว cache จะส่งข้อมูลไปให้ CPUได้โดยไม่จำเป็นต้องผ่านหน่วยความจำหลักซึ่งมีการทำงานที่ช้ากว่ามาก ทำให้ CPU สามารถลดเวลาไร้ประสิทธิภาพ และทำงานได้มากขึ้น
6. เมื่อ CPU ต้องการเปลี่ยนข้อมูลบางอย่างที่มีอยู่ในหน่วยความจำหลักอยู่แล้ว cache จะตรวจสอบดูก่อนว่าข้อมูลที่โปรแกรมต้องการจะเปลี่ยน มีการจัดเก็บอยู่ใน high-speed memory chips แล้วหรือยัง ถ้ามีอยู่แล้ว cache จะเปรียบเทียบข้อมูลที่มีอยู่เดิมกับข้อมูลใหม่ที่เปลี่ยนไป และจะส่งข้อมูลไปเฉพาะ memory address ใน หน่วยความจำหลัก ที่มีการเปลี่ยนแปลงข้อมูลจากข้อมูลเดิมใน high-speed memory chips ซึ่งจะเร็วกว่าการเปลี่ยนแปลงข้อมูลทั้งหมด

เมื่อหน่วยประมวลผล(CPU)ทำการอ่านข้อมูล มันจะตรวจสอบว่าข้อมูลที่ต้องการเรียกใช้นั้นมีอยู่ใน CACHE หรือไม่ ถ้ามี ข้อมูลก็จะถูกถ่ายทอดไปยังหน่วยประมวลผลอย่างรวดเร็ว เพราะไม่ต้องเรียกข้อมูลจากหน่วยความจำหลัก(DRAM หรือ RAM)ซึ่งจะใช้เวลานาน แต่ถ้าตรวจสอบแล้วไม่มีข้อมูลอยู่ใน CACHE หน่วยประมวลผลจะดึงข้อมูลจาก(DRAM หรือ RAM) จากนั้นจะทำสำเนาและเก็บข้อมูลไว้ใน CACHE ด้วย ถ้ามีการเรียกใช้ข้อมูลนี้อีก ข้อมูลจะถูกดึงจาก CACHE เมื่อต้องการเรียกใช้ข้อมูลที่มีอยู่ใน CACHE จะเรียกว่า HIT ประสิทธิภาพการทำงานของ CACHE ขึ้นอยู่กับอัตราการพบข้อมูล(HIT RATE) CACHEที่ดีคือ CACHEที่จำข้อมูลที่ถูกเรียกใช้บ่อยได้ดี

บนบอร์ด 100 MHz ของ Intel ต้องใช้เวลาถึง 180 Nanosec เพื่อนำข้อมูลจากหน่วยความจำหลัก ในขณะที่ใช้เพียง 45 Nanosec ในการนำข้อมูลจาก CACHE ด้วยประสิทธิภาพที่ไม่น่าเชื่อของ CACHE ทำให้น่าจะใช้ CACHE มาเป็นหน่วยความจำหลักแทน แต่หน่วยความจำของ CACHE ใช้SRAM ซึ่งมีราคาสูงกว่า DRAM ที่ใช้ในหน่วยความจำหลัก ถึงประมาณ6เท่า ฉะนั้นทำให้การใช้ CACHE แทนหน่วยความจำหลักนั้นไม่คุ้มค่าเพราะทำให้สิ้นเปลืองสูง โดยอาจจะเปรียบเทียบได้กับ การลงทุนทำร้านขายของชำเพื่อที่จะเก็บสินค้าทุกประเภท ซึ่งเป็นการลงทุนที่ไม่คุ้มค่า

-Level 1 (L1 CACHE) คือ CACHEที่สร้างลงบนchipCPU หรือเรียกอีกอย่างว่าinternal CACHE มีขนาดเล็ก อย่างเช่น ขนาด 8k สำหรับ chip 486, เพนเทียมและ เพนเทียมโปรมีอยู่ 16k ส่วนเพนเทียม MMX และเพนเทียม II มี CACHE L1ขนาด 32k

-Level 2 (L2 CACHE) คือ CACHEที่อยู่ระหว่างCPU กับ DRAM หรือเรียกอีกอย่างว่า external CACHE แต่มีขนาดใหญ่กว่า CACHE ชนิด L1 มาก แต่ในปัจจุบันมี CACHE L2 ของคอมพิวเตอร์บางรุ่นอยู่บน Chip CPU เช่น Chip ของ intel Pentium IIเป็นต้น

CACHE L2 256k สามารถประหยัดเวลาในการทำงานของคอมพิวเตอร์เป็นจำนวนมากในการเก็บข้อมูลที่ใช้เป็นประจำ และการเพิ่ม CACHE L2 อีก 256k เป็น 512k จะช่วยในการเก็บข้อมูลของ CACHE L2 ได้มากขึ้น ปัจจุบันมี CACHE L2 ขนาด 1M ซึ่งใช้กับเพนเทียมโปรและในอนาคตจะมี CACHE L2 ขนาด 1Mและ 2M สำหรับเพนเทียมทู ออกมาซึ่งเป็นการพัฒนาของ CACHE L2อีกขั้นหนึ่งด้วย
สำหรับ CACHE L1 นั้น ได้มีแผนการพัฒนาโดยจะขยายขนาดขึ้น คาดว่าจะออกสู่ตลาดภายในปลายปี2541นี้ และจะมีการผลิต CACHE L3 โดยทางบริษัท AMD คาดว่าจะนำเข้าสู่ตลาดภายในปลายปี2541 หรือต้นปี2542 ซึ่งCACHE L3 จะเป็น external cache และย้าย CACHE L2 เข้าไปอยู่ใน CPU โดยจะออกมากับชิป AMD K6+ 3D หรือ AMD K7

A SRAM(Asynchronous Static RAM)
ถูกนำมาใช้เป็น cache ตั้งแต่ CPU 80386 มีความเร็วในการเข้าถึงข้อมูลรวดเร็วกว่า DRAM และราคาแพงกว่า ที่นิยมใช้กันมีอยู่ 3 รุ่น แบ่งตามอัตราความเร็วในการเข้าถึงข้อมูล มี 20, 15, 12 นาโนวินาที(ns) แต่ไม่สามารถที่จะทำงานที่ความเร็วเท่าๆกับความเร็วของ CPU ทำให้ CPU ต้องเสียเวลาคอยข้อมูล(Wait State)จาก SRAM

S SRAM(Synchronous Burst Static RAM)
มีคุณสมบัติ Burst คือ ใช้สัญญาณนาฬิกาในการทำงานให้น้อยที่สุด โดยใช้สัญญาณนาฬิกาของตัวสแตติกหน่วยความจำเอง ในการอ่านข้อมูลที่ต่อเนื่องกัน สามารถรองรับความเร็วของสัญญาณนาฬิกาของระบบบัส 66 MHz ไม่ต้องเสียเวลาคอยข้อมูล(Wait State) ในท้องตลาดมีอยู่ 2 รุ่นคือ 8.5 และ 12 นาโนวินาที(ns) เหมาะกับ เมนบอร์ดเพนเทียม

PB SRAM(Pipelined Burst Static RAM)
มีหน่วยความจำรีจิสเตอร์พิเศษอยู่ในชิปหน่วยความจำ ช่วยให้สามารถที่จะโอนข้อมูลพร้อมๆกับการระบุตำแหน่งและ อ้างถึงข้อมูลในสแตติกหน่วยความจำตำแหน่งต่อไป สามารถรองรับความเร็วของสัญญาณนาฬิกาที่สูงสุด 133 MHz ในท้องตลาดมีอยู่ 2 รุ่นคือ 4.5 และ 8 นาโนวินาที(ns) เหมาะกับระบบใหม่ที่มีความเร็วของสัญญาณนาฬิกา 75 - 100 MHz

ศัพท์เทคนิคเพิ่มเติมเกี่ยวกับCACHE

AsynchronousSRAM - SRAM ที่ไม่ใช้ระบบสัญญาณนาฬิกา(clock signal)ในการควบคุมสัญญาณ โดยจะมีราคาต่ำกว่าsynchronous SRAM ประมาณ30% ซึ่งรวมทั้ง ประสิทธิภาพก็จะต่ำกว่าด้วย

Burst -เป็นsynchronous cache อีกประเภทหนึ่ง มีความเร็วมากกว่า asynchronous cacheประมาณ 30-50% โดยที่ราคาจะสูงกว่า asynchronous cache ประมาณ 50%

Cache controller -เป็นวงจรที่ทำงานภายใต้การทำงานของ CPU cache และ DRAM

Cache miss --การที่ข้อมูลที่ CPUเรียกใช้หาไม่พบใน cache

CELP socket - เป็นประเภทของsocketที่นิยมใช้กับcache

COAST - ย่อมาจาก cache on a stick เป็น cache ที่นิยมใช้กัน

Direct-mapped cache - เนื้อที่ใน cache ที่จัดเก็บ ข้อมูลแต่ละข้อมูล โดยมีตำแหน่งที่แน่นอน

Full-associative cache -การที่ cache รับรู้ที่อยู่ของหน่วยความจำหลักทุกตัว

Index -เป็นส่วนหนึ่งของCPU address bitsที่ใช้เพื่อหาตำแหน่งของข้อมูลที่ถูกจัดเก็บไว้ใน cache

Pipeline burst -synchronous cacheเป็น CACHE ชนิดหนึ่งมีราคาถูกกว่า burst แต่มีคุณสมบัติเหมือนกัน

Primary cache -L1 Cache อยู่ภายใน CPU

Secondary cache -L2 Cache อยู่ภายนอก CPU

Set-associativity -จำนวนของตำแหน่งที่อยู่ในหนึ่ง main memory address ที่สามารถใส่ลงไปใน cache

Synchronous SRAM - SRAM ที่ใช้ระบบสัญญาณนาฬิกา(clock signal)ในการควบคุมสัญญาณ ซึ่งทำให้หน่วยความจำของ cache สามารถทำงานกับ CPU เป็นขั้นตอนที่แน่นอน โดยอาจเป็นได้ทั้ง Burst หรือ Pipeline Burst

Tag -เป็นองค์ประกอบของ CPU address bits ซึ่งใช้สำหรับเปรียบเทียบ tag bits ของ cache directory กับ main memory address

Tag RAM -โดยปกติ cache จะแบ่งเป็นสองส่วนใหญ่ๆ คือ Tag RAM และData RAM โดย Tag RAM จะเก็บ Tag address ของตำแหน่งของข้อมูลใน cache ซึ่งจะมีขนาดเล็กกว่า ส่วน Data RAMซึ่งใช้เก็บข้อมูลและคำสั่ง

Write Back (copy back) -การที่ CPU บันทึกข้อมูลที่ถูกเรียกใช้ ลงใน cache

Write Through -เทคนิคการเขียนข้อมูลจาก CPU ลงไปใน cache และหน่วยข้อมูลหลักพร้อมกันเพื่อความมั่นใจในความต่อเนื่องของข้อมูล

ROM(Read Only Memory)
คือหน่วยความจำที่สามารถอ่านข้อมูลได้อย่างเดียว ไม่สามารถบันทึกข้อมูลได้ง่ายๆ ต้องใช้วิธีพิเศษที่ขึ้นอยู่กับชนิดของ ROM สามารถเก็บข้อมูลได้โดยไม่ต้องใช้ไฟเลี้ยงวงจร จะทำงานได้ช้ากว่า RAM ในการ setup BIOS จึงยังคงใช้วิธี Shadow RAM โดยจำลองข้อมูลใน ROM ไปเก็บไว้ใน RAM เพื่อเพิ่มความเร็วของระบบ

PROM(Programable ROM) เป็น ROM ที่ยอมให้ผู้ใช้สามารถบันทึกข้อมูลได้โดยใช้วิธี burning in โดยเครื่อง PROM Programmer จะเขียนข้อมูลโดยการส่งกระแสไฟฟ้าแรงสูง มีอินพุท เพียง 8 อินพุท หรือน้อยกว่า เป็นคำตอบโลจิคแบบสากล PROM ทางด้านอินพุท AND Array คงที่ และทางด้านเอาท์พุท สามารถโปรแกรม OR Array ได้

EPROM(Erasable PROM) เป็น PROM ที่สามารถลบได้ ผลิตจาก MOSFET ข้อมูลสามารถถูกลบได้โดยแสง UV(UltraViolet) เมื่อแสง UV กระทบ EPROM จะคายประจุทั้งหมด

Flash ROM หรือ EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) เป็น EPROM ที่ลบข้อมูลได้โดยใช้กระแสไฟฟ้าธรรมดา เป็นส่วนประกอบของ BIOS ที่ใช้กันในปัจจุบันนี้ มีบรรจุในตัวถัง 2 ประเภทคือ
DIP(Dual In-Line Package) 32 ขา มีขาอยู่ 2ด้านของตัวถัง ตัวถังเป็นรูปสี่เหลี่ยมผืนผ้า มีขนาดใหญ่ mainboard ส่วนใหญ่จะใช้แบบนี้
PLCC(Plastic Leadless Chip Carrier) 32 ขา มีขารอบตัวถัง จะมีขนาดเล็กกว่า นิยมใช้ใน mainboard ใหม่ๆเช่น Abit BH6