حافظه RAM ؛ از سیر تا پیاز

حافظه RAM ؛ از سیر تا پیاز

 حافظه رم در مینی کامپیوترها

یکی از فاکتور های مهم برای راندمان کلی سیستم انتخاب درست حافظه اصلی یا همان حافظه رم (ram) است. با نیویوز همراه باشید تا با بررسی تمامی مشخصات رم خرید کامپیوتر خود را به بهترین شکل ممکن انجام دهید.

ram چیست؟

حافظه رم قطعه‌ای برای نگهداری موقت داده‌های در حال پردازش است. بدلیل اینکه اکثر پردازش هایی که در کامپیوتر شما انجام می‌شود از داده‌های موقت استفاده می‌کند، بنابراین حافظه رم نقشی حیاتی در بازدهی سیستم شما دارد. RAM مخفف سه کلمه Random Access Memory به معنی حافظه با دسترسی تصادفی است. عبارت تصادفی به این دلیل استفاده می‌شود که ثبت اطلاعات در رم ترتیب خاصی ندارد و با شروع از خانه اول واحد حافظه هر واحدی که خالی باشد را پر می ‌کند. ساختار حافظه های DRAM که در شکل زیر تقسیم بندی آنها را مشاهده می‌نمایید، از یک خازن و یک ترانزیستور برای نگهداری هر بیت استفاده می‌شود. یعنی اگر رم شما ۱ گیگابایت فضا داشته باشد، یک میلیارد خازن و یک میلیارد ترانزیستور در ساختار اون استفاده شده اند.

تقسیم بندی حافظه‌ها

تفاوت حافظه های اصلی و جانبی

حافظه های اصلی برای پردازش سیستم ضروری هستند ولی حافظه‌های جانبی در پردازش سیستم نقشی ندارند. حافظه‌های اصلی توسط سیستم مدیریت می‌شوند ولی حافظه‌های جانبی توسط کاربر مدیریت می‌شوند. داده‌ها در حافظه‌های اصلی موقت و برای امر پردازش استفاده می ‌شوند ولی داده‌های حافظه موقت به صورت بلند مدت ذخیره می شوند و فقط در صورت نیاز برای پردازش خوانده می‌شوند.

چرا از رم استفاده می‌کنیم؟

دلیل اصلی تفاوت خیلی خیلی زیاد سرعت پردازنده و حافظه جانبی (هارد دیسک یا SSD) است که در خرید کامپیوتر باید به آنها توجه کرد. به دلیل نوع ساختار این دو حافظه (که البته در SSD شرایط خیلی بهتره) سرعت جابجایی اطلاعات در این قطعات فوق العاده پایین‌تر از پردازنده است. بنابراین اگر پردازنده بدون واسطه (بدون ram و cache) از حافظه جانبی استفاده کند، شاهد تاخیر خیلی زیادی خواهیم بود. به عنوان مثال پردازنده ای که با فرکانس ۲ گیگاهرتز مشغول به کار است عملیات خود را در یک کلاک پالس انجام می دهد. یک کلاک پالس در این پردازنده برابر ۰٫۵ نانو ثانیه است (۱/۲,۰۰۰,۰۰۰,۰۰۰) بنابراین این پردازنده عملیات خود را در ۰٫۵ نانو ثانیه انجام می‌دهد و دستور خواندن قطعه بعدی دستورالعمل از حافظه را صادر می‌کند. زمان تاخیر حافظه جانبی ۵ میلی ثانیه است و این یعنی ۱۰,۰۰۰ برابر کندتر از پردازنده. بنابراین پردازنده باید ۱۰,۰۰۰ کلاک پالس منتظر بماند تا دستورالعمل بعدی خوانده شود. اگر قرار باشد دستورات بدون واسطه (بدون وجود حافظه اصلی رم و همچنین حافظه کش) از پردازنده خوانده شود سرعت پردازنده ۱۰,۰۰۰ برابر کمتر خواهد بود. در شکل زیر مقدار ظرفیت و سرعت هر ردیف از سلسله مراتب حافظه‌ها را مشاهده می‌کنید.

سلسله مراتب حافظه ها

انواع رم

رم‌ها از حیث تکنولوژی ساخت، شکل ظاهری و … به چند دسته تقسیم بندی می‌شوند.

از لحاظ تکنولوژی ساخت

به صورت کلی دو نوع RAM وجود دارد، حافظه رم داینامیک (Dynamic RAM) و حافظه رم استاتیک (Static RAM).

حافظه رم استاتیک

این نوع حافظه که عموما به عنوان کش در پردازنده‌ها بکار می‌رود از ۴ یا ۶ عدد ترانزیستور برای نگهداری هر بیت استفاده می‌کند. این خازن‌ها به صورتی کنار هم قرار می‌گیرند که تشکیل یک FLIP-FLOP را می‌دهند و امکان ذخیره اطلاعات را فراهم می‌کنند. این حافظه‌ها سرعت خیلی بالایی دارند ولی هزینه ساخت آن‌ها خیلی بیشتر از حافظه‌های داینامیک است همچنین این حافظه‌ها فضای بیشتری نسبت به حافظه های داینامیک اشغال می‌کنند. هزینه ساخت بالا و اشغال فضای بیشتر نسبت به حافظه داینامیک دو دلیل استفاده نکردن حافظه استاتیک به جای حافظه داینامیک است. اگر قرار بود در خرید کامپیوتر از رم‌های استاتیک به جای داینامیک استفاده کنیم، اکثر هزینه را باید برای رم می‌پرداختیم.

حافظه رم داینامیک

همانطور که پیشتر گفته شد این حافظه‌ها از یک خازن و یک ترانزیستور برای نگهداری داده‌ها استفاده می‌کنند. نسل اول این حافظه ها SDR ها بودند که مخفف Single Data Rate بودند. در این حافظه‌ها در هر کلاک پالس یک بیت انتقال می‌یافت. در سال ۲۰۰۰ تکنولوژی DDR معرفی شد که در هر کلاک پالس می‌توانست دو بیت منتقل کند. در شکل زیر تفاوت این دو تکنولوژی را مشاهده می‌نمایید.

DDR VS SDR

در حال حاضر برای تکنولوژی DDR تا DDR4 معرفی شده‌ است و هر کدام در مقایسه با نسل قبلی بهبود پیدا کرده‌اند. در حالت کلی می‌توان گفت هر نسل DDR در مقایسه با نسل قبلی سرعت بیشتری دارد، برق کمتری مصرف می‌کند و زمان تاخیر را کمتر کرده است. عامل محدود کننده‌ای که بر سر راه کاربر وجود دارد، این است که نمی‌توان از هر نسل از این حافظه‌ها روی کامپیوتر طراحی شده برای نسل قبلی استفاده کرد. زیرا استانداردهای DDR در تعداد پین‌های اتصال و فاصله‌ی بین شکاف وسط ماژول با هم تفاوت دارند. مثلا در مدل DIMM رم DDR3 شاهد ۲۰۴ پین بودیم و حالا تعداد پین‌ها در رم‌ های DDR4 دسکتاپی به ۲۸۸ عدد رسیده‌است. بنابراین برای کامپیوتری که برای استفاده از رم DDR3 طراحی شده، نمی‌توانید رم‌های DDR4 را به خدمت بگیرید. در شکل زیر به خوبی تفاوت مصرف برق، فرکانس کاری را در ۴ نسل این حافظه مشاهده می‌نمایید. در هنگام خرید کامپیوتر با نسل و سرعت رم خود خیلی دقت کنید.