ชนิดและคุณสมบัติของหน่วยเก็บข้อมูลสำรองและหน่วยความจำหลัก

โดยปกติแล้วหน่วยความจำโดยทั่วไปจะถูกแบ่งออกเป็นสองพวกใหญ่ ๆ คือ หน่วยความจำแบบหน่วยเก็บลบเลือนได้ (volatile storage) และหน่วยความจำประเภทหน่วยเก็บลบเลือนไม่ได้ (nonvolatile storage) หน่วยความจำประเภทหน่วยเก็บลบเลือนได้เป็นหน่วยความจำที่รักษาข้อมูลได้เฉพาะเมื่อมีกระแสไฟฟ้าเท่านั้นไหลเวียนอยู่ ตัวอย่างเช่น หน่วยความจำหลัก (main memory) เท่านั้น

หน่วยความจำประเภทหน่วยเก็บลบเลือนไม่ได้คือ หน่วยความจำที่สามารถรักษาข้อมูลได้อย่างถาวรแม้เมื่อไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ตัวอย่างเช่น หน่วยความจำสำรองและหน่วยความจำหลักบางประเภท หน่วยความจำหลักที่ที่ใช้ในปัจจุบันมี 2 ประเภท คือ หน่วยความจำหลักประเภทแรม (Random Access Memory, RAM) และหน่วยความจำหลักประเภทรอม (Read Only Memory, ROM)

1.1 หน่วยความจำประเภทแรม เป็นหน่วยความจำหลักประเภทที่สามารถเข้าถึงคำสั่งและข้อมูลโดยตรงได้ แรมเป็นหน่วยความจำที่สามารถที่จะอ่านหรือเขียนข้อมูลและคำสั่งลงไปได้หลายครั้ง แรมแบ่งออกเป็นสองประเภทคือ ไดนามิกแรม (dynamic RAM) และสแตติกแรม (static RAM)

1) ไดนามิกแรม คือหน่วยความจำหลักที่ต้องการกระแสไฟฟ้าไหลผ่านในขณะเก็บข้อมูล ไดนามิกแรมจะถูกนำมาสร้างเป็นหน่วยความจำหลักของคอมพิวเตอร์ทุกระบบ ไดนามิกแรมจะมีความแตกต่างกัน บางชนิดมีความเร็วกว่าอีกชนิดหนึ่ง การวัดความเร็วของไดนามิกแรมจะวัดกันด้วยความสามารถในการส่งผ่านข้อมูลระหว่างตัวมันกับหน่วยต่าง ๆ มีหน่วยเป็นวินาที (nanoseconds) ยังมีความเร็วในการส่งผ่านมากเท่าไดนามิกแรมชนิดนั้นก็ยิ่งมีราคาสูงขึ้นมากเท่านั้น ไดนามิกแรมที่มีความเร็วมากจะเรียกว่าหน่วยความจำแคช (cash memory) มีราคาสูงมากกว่าไดนามิกแรมทั่วไป ผู้ผลิตคอมพิวเตอร์จะใช้หน่วยความจำแคชเป็นส่วนประกอบร่วมกับไดนามิกแรม

2)สแตติกแรม เป็นหน่วยความจำหลักที่ต้องการแบตเตอรี่เลี้ยงอยู่ตลอดเวลา ทำให้แรมชนิดนี้สามารถเก็บข้อมูลได้ตลอดไปตราบที่ยังมีแบตเตอรี่เลี้ยงอยู่ สแตติกแรมจะมีขนาดน้อยกว่าไดนามิกแรมโดยปกติ จะถูกใช้เพื่อเก็บโปรแกรมและข้อมูลบางอย่างที่จำเป็นต่อเครื่องคอมพิวเตอร์ แม้ว่าเครื่องคอมพิวเตอร์จะถูกปิดแล้วก็ตาม

1.2 หน่วยความจำหลักชนิดรอม หน่วยความจำชนิดรอมเป็นหน่วยความจำประเภทแบบลบเลือนไม่ได้ สามารถเก็บข้อมูลได้ตลอดไปแม้จะปิดเครื่องคอมพิวเตอร์แล้ว หน่วยความจำชนิดรอมเป็นหน่วยความจำที่อ่านข้อมูลออกมาใช้ได้อย่างเดียว แต่ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงแก้ไขข้อมูลที่เก็บอยู่ในรอมได้ หน่วยความจำรอมจะถูกสร้างโดยบริษัทผู้ผลิตเครื่องคอมพิวเตอร์เพื่อใช้เก็บโปรแกรมที่จำเป็นต่อการใช้งานคอมพิวเตอร์เอาไว้อย่างถาวร และไม่ต้องการเปลี่ยนแปลง เช่น โปรแกรมที่ใช้ในการทำงานของเครื่องคอมพิวเตอร์ เมื่อเราทำการเปิดเครื่อง หรือโปรแกรมที่ใช้ควบคุมการทำงานของอุปกรณ์ที่อยู่ในรถยนต์หรือโปรแกรมเล่นเกมต่าง ๆ เป็นต้น รอมยังถูกแบ่งออกเป็นหลายชนิดได้แก่พรอม (Programmable ROM, PROM) อีพรอม (Erasable PROM,EPROM) และอีอีพรอม (Electrically Erasable PROM, EEPROM)

- หน่วยความจำหลักชนิดพรอม เนื่องจากรอมถูกผลิตโดยบริษัทผู้ที่ผลิตรอมโดยเฉพาะ การสั่งซื้อรอมจะใช้เวลานาน และเมื่อผลิตออกมาแล้วจะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงแก้ไขได้ ทำให้ต่อมาได้มีการผลิตชิปของรอมให้สามารถนำมาบันทึกข้อมูลได้โดยบริษัทผู้ที่ใช้ภาษานั้นเรียกว่าพรอม โดยที่ตอนแรกของรอมจะเท่าและเมื่อทำการนำโปรแกรมหรือข้อมูลเข้าไปเก็บในพรอมโดยเครื่องมือที่เขียนโปรแกรมพิเศษแล้ว จะไม่สามารถแก้ไขหรือเปลี่ยนแปลงได้

- หน่วยความจำหลักชนิดอีพรอม เป็นรอมที่ได้ถูกพัฒนาให้สามารถทั้งอ่านและเขียนข้อมูลไปใหม่ได้หลายครั้งและเรียกรอมชนิดนี้ว่าอีพรอมกล่าวคือ สามารถที่จะนำโปรแกรมเข้าไปในในชิปของอีพรอมได้ และสามารถที่จะลบโปรแกรมหรือข้อมูลแล้วเขียนเข้าไปใหม่ได้โดยเครื่องมือที่เขียนโปรแกรมพิเศษที่ใช้แสงอุลตร้าไวโอเลต การใช้อีพรอมจะประหยัดมากกว่ารอมชนิดอื่น เพราะสามารถนำกลับมาใช้งานใหม่ได้

- หน่วยความจำหลักชนิดอีพรอมเป็นหน่วยความจำหลักเหมือนกับอีพรอมแต่จะต่างกันตรงที่สามารถจะเขียนโปรแกรมใหม่ลงในอีพรอมได้ง่ายกว่าโดยใช้กระแสไฟฟ้าธรรมดาที่มีโปรแกรมใหม่ลงในอีพรอมได้ง่ายกว่า โดยใช้กระแสไฟฟ้าธรรมดาที่มีโปรแกรมเป็นตัวควบคุมโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษ เช่น แสงอุลตร้าไวโอเลตเหมือนกับอีพรอม อีอีพรอมจะต่างกับหน่วยความจำประเภทแรมอีกประการหนึ่งคือ การเขียนและการลบข้อมูลบนอีอีพรอมจะใช้เวลามากกว่าแรมหลายเท่า ทำให้อีอีพรอมมีใช้มากกับงานที่ไม่ต้องการแก้ไขข้อมูลบ่อยครั้งนัก และเมื่อต้องการแก้ไขข้อมูลก็สามารถทำได้ บวกกับข้อมูลที่เก็บอยู่ในอีอีพรอมยังคงอยู่เมื่อทำการปิดเครื่องคอมพิวเตอร์แล้ว และความเร็วของอีอีพรอมมีความใกล้เคียงกับแรมมาก อีอีพรอมจึงถูกใช้ในเครื่องคอมพิวเตอร์ตามห้างสรรพสินค้าที่เก็บรายละเอียดราคาของสินค้า ผู้ใช้งานสามารถเปลี่ยนแปลงราคาสินค้าได้เมื่อมีการเปลี่ยนแปลง

หน่วยความจำสำรองเป็นหน่วยความจำที่สามารถรักษาข้อมูลได้ตลอดไป หลังจากได้ทำการปิดเครื่องคอมพิวเตอร์แล้ว หน่วยความจำสำรองมีประโยชน์ต่อระบบฐานข้อมูลเป็นอย่างมาก ถ้าปราศจากหน่วยความจำสำรองแล้วเราจะไม่สามารถเก็บรักษาข้อมูลเอาไว้ใช้ด้ในอนาคต หน่วจยความจำสำรองใช้เก็บรักษาข้อมูลและโปรแกรมเอาไว้อย่างถาวรจึงทำให้หน่วยความจำสำรองถูกใช้เป็นสื่อในการนำข้อมูลและโปรแกรมจากเครื่องคอมพิวเตอร์หนีงไปใช้ยังคอมพิวเตอร์อีกเครื่องหนึ่งได้ และนอกจากนี้หน่วยความจำสำรองยังใช้เป็นหน่วยเสริมหน่วยความจำหลัก โดยทำหน้าที่เป็นเสมือนหน่วยความจำหลัก ชื่อเรียกว่าหน่วยความจำเสมือน (virtual memory) กล่าวคือแทนที่จะดึงโปรแกรมทั้งหมดเข้าหน่วยความจำหลักที่มีจำนวนจำกัดพร้อมกันหมด คอมพิวเตอร์จะทำการจัดเก็บโปรแกรมไว้ยังหน่วยความจำเสมือนก่อน และเมื่อต้องการจึงจะดึงคำสั่งจากหน่วยความจำเสมือนเข้าหน่วยความจำหลักเพื่อทำการประมวลผล ดังนั้น จึงสามารถประมวลผลโปรแกรมแรมที่มีขนาดใหญ่กว่าหน่วยความจำหลักได้

หน่วยความจำสำรอง สามารถแบ่งตามลักษณะที่คอมพิวเตอร์สามารถเข้าถึงข้อมูลได้ 2 ชนิด คือ

2.1 หน่วยความจำสำรองประเภทที่สามารถเข้าถึงข้อมูลโดยตรง เป็นหน่วยความจำสำรองที่คอมพิวเตอร์สามารถที่จะเข้าไปกระทำกับข้อมูลที่เก็บในอุปกรณ์ชนิดนั้นตรงส่วนใดก็ได้ในทันที ซึ่งเรียกการเข้าถึงข้อมูลดังกล่าวว่าการเข้าถึงโดยตรงส่วนใดก็ได้ในทันที ซึ่งเรียกการเข้าถึงข้อมูลดังกล่าวว่าการเข้าถึงโดยตรง หรือการเข้าถึงแบบสุ่ม (direct access หรือ random access) อุปกรณ์ชนิดที่สามารถเลื่อนหัวอ่านหรือบันทึกข้อมูลหน่วยความจำประเภทดิสก์ต่าง ๆ ดิสก์ที่นิยมใช้ในปัจจุบันมีหลายประเภทได้แก่

- จานบันทึกแม่เหล็ก (magnetic disk) เป็นอุปกรณ์ที่นิยมใช้มาก และถูกใช้เป็นหน่วยเก็บข้อมูลที่ใช้ภายในเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ จนถึงเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดใหญ่ แต่ถึงแม้จะใช้กับเครื่องต่างขนาดกัน โครงสร้างและการใช้งานจะเหมือนกัน จานบันทึกแม่เหล็กที่นิยมใช้กันได้แก่ ฟลอปปี้ดิสก์ (floppy disk) ฮาร์ดดิสก์ (hard disk) และไมโครดิสก์ (microdisk)

- ออพติคัลดิสก์ (optical disk) เป็นอุปกรณ์ที่ถูกพัฒนาให้มีความจุมากยิ่งขึ้น ได้แก่ ซีดี-รอม (Compact Disk Read Only Memory, CDROM) วอร์ม (Write Once Read Many, WORM) และแมคนิโต ออปติคัลดิสก์ (Magneto-optical disk, MO)

- พีซีเอ็มซีไอเอ (Personal Computer Memory Card International Association, PCMCIA) เป็นหน่วยความจำที่มีขนาดเล็ก มีขนาดความกว้าง 2 นิ้ว และยาวเพียง 3 นิ้ว คล้ายเครดิตการ์ด เป็นหน่วยความจำสำรองใช้เสียบเข้าเครื่องคอมพิวเตอร์ในเวลาใช้งาน และเป็นที่นิยมใช้ในเครื่องคอมพิวเตอร์ขนาดเล็ก

2.2 หน่วยความจำสำรองประเภทที่สามารถเข้าถึงข้อมูลโดยเรียงลำดับเท่านั้น เป็นหน่วยความจำสำรองประเภทที่เก็บตัวข้อมูลแบบเรียงลำดับกันไป ตั้งแต่ตำแหน่งแรกจนถึงตำแหน่งสุดท้าย เมื่อต้องการเข้าถึงข้อมูลตรงส่วนใดนั้น หัวอ่านและบันทึกจะต้องทำการอ่านหรือบันทึกข้อมูลตั้งแต่ตำแหน่งแรก เรียงลำดับกันไปจนถึงตำแหน่งสุดท้าย ซึ่งเรียกการเข้าถึงข้อมูลดังกล่าวว่าการเข้าถึงแบบเรียงลำดับ (seguential access) หน่วยความจำสำรองประเภทนี้ส่วนใหญ่จะใช้งานสำรองข้อมูลของระบบ อุปกรณ์ประเภทนี้ได้แก่ เทปแม่เหล็ก

เทปแม่เหล็กถูกใช้กับงานที่ต้องการเข้าถึงข้อมูลในลักษณะของการเรียงลำดับกันไป เช่น งานสำรองข้อมูลบนหน่วยความจำประเภทแม่เหล็กเป็นหลัก เทปแม่เหล็กที่ใช้อยู่ปัจจุบันมี 2 ประเภทคือ เป็นลักษณะม้วนเรียกว่า เทปรีล (tape reel) และเทปตลับ (cartridge tape) เทปรีลถูกใช้มากในเครื่องคอมพิวเตอร์ระดับใหญ่ เช่น เครื่องเมนเฟรม และเครื่องมินิ ส่วนเทปตลับสามารถใช้กับเครื่องคอมพิวเตอร์มินิ เทปตลับมีราคาถูกและขนาดเล็กกว่าเทปรีลมาก จนสามารถพกพาติดตัวได้สะดวก แต่มีความจุมากกว่าและราคาถูกกว่าเทปรีล และถูกเรียกว่า ตลับข้อมูล (data Cartridges)

---

1.1 แนวคิดเกี่ยวกับฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ 1.2 คีย์