หน่วยความจำหลัก

        หน่วยความจำหลัก (Main Memory Unit หรือ Primary Storage หรือInternal Storage) เป็นหน่วยความจำที่ต่อกับหน่วยประมวลผลกลาง (CPU.) และหน่วยประมวลผลกลางสามารถใช้งานได้โดยตรง
        หน่วยความจำหลัก จะเก็บข้อมูล และชุดคำสั่งในระหว่างประมวลผล และต้องมีกระแสไฟฟ้าเข้ามาช่วย  แต่เมื่อปิดเครื่องคอมพิวเตอร์ข้อมูลในหน่วย ความจำนี้จะหายไปด้วย
        หน่วยความจำหลักที่ใช้ในระบบคอมพิวเตอร์ปัจจุบัน เป็นชนิดที่ทำมาจากสารกึ่งตัวนำ หน่วยความจำชนิดนี้มีขนาดเล็ก ราคาถูก แต่เก็บข้อมูลได้มาก และสามารถให้หน่วยประมวลผลกลาง นำข้อมูลมาเก็บ และเรียกค้นได้อย่างรวดเร็ว

         เครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องต้องอาศัยหน่วยความจำหลัก เพื่อใช้เก็บข้อมูลและคำสั่ง ซีพียูจะทำหน้าที่นำคำสั่ง จากหน่วยความจำหลัก มาแปลงความหมายแล้วกระทำตาม เมื่อทำเสร็จก็จะนำผลลัพธ์มาเก็บไว้ในหน่วยความจำหลัก ซีพียูจะกระทำตามขั้นตอนเช่นนี้เป็นวงรอบเรื่อยๆ ไปอย่างรวดเร็ว เรียกการทำงานลักษณะนี้ว่า วงรอบคำสั่ง (Execute cycle)

ภาพที่ 1.54 การทำงานวงรอบคำสั่ง (Execute cycle)

         จากการทำงานเป็นวงรอบของซีพียูนี้เอง การอ่านเขียนข้อมูลลงในหน่วยความจำหลัก จะต้องทำได้อย่างรวดเร็ว เพื่อให้ทันการทำงานของซีพียู โดยปกติุุถ้าให้ซีพียูทำงานที่มีความถี่ของสัญญาณนาฬิกา 2,000 เมกะเฮิรตซ์ หน่วยความจำหลักที่ใช้ทั่วไปมักจะมีความเร็วไม่ทันช่วงติดต่ออาจมีเพียง 100 เมกะเฮิรตซ์
หน่วยความจำหลักที่ใช้กับไมโครคอมพิวเตอร์ จึงต้องกำหนดคุณลักษณะในเรื่องช่วงเวลาเข้าถึงข้อมูล (Accesss time) ค่าที่ใช้ทั่วไปอยู่ในช่วงประมาณ 60 นาโนวินาที ถึง 125 นาโนวินาที (1 นาโนวินาทีเท่ากับ 10 ยกกำลัง -9 วินาที) แต่อย่างไรก็ตาม มีการพัฒนาให้หน่วยความจำ สามารถใช้กับซีพียูที่ทำงานเร็วขนาด 33 เมกะเฮิรตซ์ โดยการสร้าง หน่วยความจำพิเศษมาึคั่นกลางไว้ ซึ่งเรียกว่า หน่วยความจำแคช (cache memory) ซึ่งเป็นหน่วยความจำที่เพิ่มเข้ามา เพื่อนำชุดคำสั่ง หรือข้อมูลจากหน่วยหลักมาเก็บไว้ก่อน เพื่อให้ซีพียูเรียกใช้ได้เร็วขึ้น