Tietokoneen muisti (RAM/työmuisti) – bitti, tavu ja perustiedot

Muistin tavua käytetään koodin tallentamiseen merkin, kuten numeron, kirjaimen tai symbolin, esittämiseen. Kahdeksan bittiä voi tallentaa 256 erilaista koodia. Tämä katsottiin riittäväksi, ja tavun pituudeksi vahvistettiin kahdeksan bittiä. Tämä mahdollistaa kymmenen desimaalilukua, 26 pienen kirjaimen, 26 ison kirjaimen ja monien symbolien tallentamisen. Varhaiset tietokoneet käyttivät kuutta bittiä tavussa. Näin saatiin 64 erilaista koodia. Näissä tietokoneissa ei ollut pieniä kirjaimia.

Tietojenkäsittelytieteilijöiden oli sovittava, mikä koodi edustaa kutakin merkkiä. Useimmat nykyaikaiset tietokoneet käyttävät ASCII-koodia eli amerikkalaista standardikoodia tiedonvaihtoa varten. ASCII:ssä jokainen koodi on kahdeksan bittiä - mikä tahansa 0:n ja 1:n yhdistelmä - ja muodostaa yhden merkin. A-kirjain merkitään koodilla 01000001.

Kaikkien maailman kielten kaikkien eri merkkien huomioon ottamiseksi nykyaikaiset tietokoneet tarvitsevat yli 256 eri merkkiä. Toinen koodijärjestelmä nimeltä Unicode mahdollistaa 1 112 064 erilaista merkkiä käyttämällä yhdestä neljään tavua kutakin merkkiä kohti.

Tietokoneen prosessori voi käyttää jokaista yksittäistä tavua. Se käyttää jokaiselle tavulle osoitetta. Tietokoneen muistiosoitteet alkavat nollasta ja nousevat suurimpaan numeroon, jota tietokone voi käyttää. Vanhemmissa tietokoneissa oli rajoituksia sen suhteen, kuinka paljon muistia ne pystyivät osoitteistamaan. 32-bittiset tietokoneet voivat käsitellä jopa 4 Gt:n muistia. Nykyaikaiset tietokoneet käyttävät 64 bittiä, ja ne voivat käsitellä jopa 18 446 744 073 709 551 616 tavua = 16 exatavua muistia.

Tietokoneiden käyttämät numerot voivat olla hyvin suuria. Helpotukseksi voidaan käyttää yksikköä K (kilotavu) tai Ki (kibibu). Tietokoneiden muistissa luvut ovat kahden potensseja. Yksi kiibibitti on kaksi potenssiin 10, eli 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 x 2 ja kirjoitettuna 2¹⁰ = 1024 tavua. Esimerkiksi 64 kibibittiä muistia, joka kirjoitetaan 64KiB:nä tai 64KB:nä, on sama kuin 65 536 tavua (1 024 × 64 = 65 536). Suuremmista muistikapasiteeteista käytetään yksiköitä megatavu (MB) tai mebibyte (MiB) ja gigatavu (GB) tai gibibyte (GiB). Yksi megatavu tietokonemuistia tarkoittaa 2 ²⁰tavua eli 1024KB eli 1 048 576 tavua. Yksi gibibitti tarkoittaa 2 ³⁰tavua eli 1024 Mt.

Numerot ovat kahden kertalukuja. Tämän vuoksi kilotavun muistin koko on 1024 tavua eikä 1000 tavua, kuten kilogramman tapauksessa. Tämän sekaannuksen välttämiseksi kansainvälinen sähkötekninen komitea (IEC) käyttää binäärisistä potensseista nimityksiä kibibyte, mebibyte ja gibibyte. He käyttävät kilotavua, megatavua ja gigatavua tarkoittamaan 10:n potensseja. Joint Electron Device Engineering Council (JEDEC) on säilyttänyt vanhemmat nimet. Kaiken kukkuraksi tietokoneiden tallennuslaitteiden, kuten kiintolevyjen (HDD), koot mitataan kymmenen potensseina. Niinpä 500 Gt:n levyasema on 500 x 1000 x 1000 x 1000 x 1000 tavua. Tämä on paljon vähemmän kuin 500 Gt muistia, joka on 500 x 1024 x 1024 x 1024 x1024. Useimmat tietojenkäsittelytieteilijät käyttävät edelleen vanhoja nimiä, ja heidän on muistettava, että yksiköt ovat erilaisia, kun puhutaan muistista ja tallennuslaitteista.

Tietokone tarvitsee aina joitakin ohjelmia ja ohjeita. ROM-muisti (Read Only Memory) on pysyvä muisti, johon tallennetaan nämä tärkeät ohjausohjelmat ja järjestelmäohjelmistot, jotta voidaan suorittaa toimintoja, kuten käynnistys tai ohjelmien käynnistäminen. ROM-muisti on haihtumaton. Se tarkoittaa, että sisältö ei katoa, kun virta katkaistaan. Sen sisältö kirjoitetaan, kun tietokone rakennetaan, mutta nykyaikaisissa tietokoneissa käyttäjä voi muuttaa sisältöä käyttämällä erityisiä ohjelmistoja.

RAM-muistia (Random Access Memory) käytetään tietokonejärjestelmän työmuistina. Siihen tallennetaan väliaikaisesti syöttötietoja, välituloksia, ohjelmia ja muita tietoja. Sitä voidaan lukea ja/tai kirjoittaa. Se on yleensä haihtuvaa, mikä tarkoittaa, että kaikki tiedot häviävät, kun virta katkaistaan. Useimmissa tapauksissa se ladataan uudelleen kiintolevyltä, jota käytetään tietovarastona.

Haihtumaton muisti on tietokoneen muisti, joka säilyttää tallennetut tiedot, kun siihen ei kytketä virtaa.
Esimerkkejä haihtumattomasta muistista ovat:

• lukumuisti
• flash-muisti

Se voi joskus viitata tietokoneen tallennustilaan. Nämä ovat aina haihtumattomia.
Esimerkkejä:

• Flash-muistia käyttävät kiinteät laitteet, kuten SSD-asemat (Solid State Drives) ja USB-muistitikut.
• Tietokoneiden magneettiset tallennuslaitteet, kuten kiintolevyt, levykkeet ja magneettinauhat.
• optiset levyt, kuten CD-ROM-, DVD-ROM- ja Blu-ray-levyt.
• paperin varastointi, kuten paperinauha ja reikäkortit.