آشنایی با انوع رم کامپیوتر

ابتدا یک معرفی اجمالی از رم ارائه میشه که حافظه رم به انگلیسی (RAM : Random Access Memory) یک حافظه با سرعت و با دسترسی تصادفی هست که توانایی نگهداری و انتقال اطلاعات با سرعت بالا را دارد. رم اطلاعات روی سیستم را به صورت موقت ذخیره می‌کند و یکی از تفاوت‌هایش با هاردها این است که دسترسی به اطلاعات در رم بسیار سریع است در صورتی که در هارد این اتفاق به کندی انجام می‌گیرد. اما از آنجایی که رم‌ها اطلاعات را به صورت موقت ذخیره می‌کنند، ناپایدار هستند و با خاموش شدن سیستم اطلاعات RAM هم پاک می‌شود. پس نتیجه می‌گیریم حافظه رم‌ کوتاه مدت است.

از آنجاییکه ما برای رفع این مشکل به هارد درایوها نیاز داریم تا بتوانیم اطلاعات مورد نیاز خود را در آن‌ ذخیره کنیم، البته لازم به ذکر است که باید این کار را قبل از خاموش شدن سیستم انجام بدهیم و اطلاعاتمان را ذخیره کنیم. با همه‌ی این‌ها ویژگی خاص RAMها باعث می‌شود که CPU مجبور به بررسی ذخیره سازهای کندتر از جمله SSD و هارد درایو نباشد و در واقع رم بین CPU که کارش را با سرعت بالا انجام می‌دهد و هارد درایو که سرعتش پایین هست تعادل ایجاد می‌کند. افزایش حجم رم سبب می‌شود CPU کمتر از حافظه خارجی و دستگاه‌های ذخیره ساز اطلاعات را بخواند و همین امر موجب افزایش سرعت و عملکرد سیستم شما می‌شود. همچنین برای کاهش توان حرارتی سعی می‌شود رم در نزدیکترین مکان ممکن به CPU قرار بگیرد.

انواع رم کامیپوتر

به صورت کلی ما دو نوع حافظه رم داریم:

رم ایستا یا استاتیک (SRAM)

رم پویا یا داینامیک (DRAM)

رم استاتیک یا SRAM

اول از همه بیایید به این موضوع بپردازیم که چرا به این حافظه استاتیک می‌گویند، دلیل این امر این است که حافظه ذخیره شده‌ی رم استاتیک برخلاف رم پویا یا داینامیک نیاز به رفرش دائمی ندارد و حافظه‌ی رم‌ها SRAM بسیار پایین هست ( برای همین آنرا به حافظه‌ی فرار هم می‌شناسند). اما رم‌های SRAM  برای اینکه کار کنند نیازمند جریان مستقیم برق هستند.

SRAM ها از ۴ تا ۶ ترانزیستور بهره می‌برند و سرعت دسترسی آنها بسیار بالاتر از DRAM‌ها است. موضوع دیگر در مورد SRAMها این است که از آنها برای ساخت حافظه کش هم استفاده می‌کنند.

رم داینامیک یا DRAM

DRAMها از تعداد زیادی سلول حافظه تشکیل شده‌اند که هرکدام از این سلول‌ها از یک خازن و یک ترانزیستور ساخته شده‌اند. DRAMها را معمولا به عنوان حافظه‌ی اصلی کامپیوتر می‌شناسند ، همچنین ظرفیت داینامیک رم‌ها بسیار بالاتر از رم‌های استاتیک است برای همین بسیار مورد توجه بوده است و پیشرفت‌های زیادی را به‌همراه داشته است. DRAMها لازم است که به صورت پیوسته شارژ شوند همچنین آنها نسبت به SRAMها ارزان‌تر هستند.

انواع DRAM

رم داینامیک با ضریب همگام‌سازی داده تکی (SDR SDRAM)

رم داینامیک با ضریب همگام‌سازی داده دوگانه (ِDDR SDRAM، DDR2، DDR3،DDR4)

رم داینامیک با ضریب همگام‌سازی داده دوگانه گرافیکی (GDDR SDRAM، GDDR2، GDDR3، GDDR4، GDDR5)

SDR SDRAM  (حاصل ارتقاء DRAM)

این مدل رم، رم داینامیک همگام شده هست یعنی در نتیجه ارتقا DRAMهاست که سبب همگام شدن حافظه رم با فرکانس CPU شده است که در نتیجه این اتفاق رم قبل از پاسخ دادن به داده‌های ورودی منتظر سیگنال CPU می‌ماند. اما DRAM همگام نیست و سریع به داده‌های ورودی پاسخ می‌دهد. زمانی که  RAM و CPU همگام هستند CPU  می‌تواند پروسه‌هایی که با هم دیگر در تداخل هستند را به صورت موازی پیش ببرد که این عمل را Pipelining می‌گویند ( توانایی دریافت دستورات جدید را قبل از این که دستورات قبلی حل بشود را پایپ لاینینگ می‌گویند که باعث تکمیل دستورالعمل‌های بیشتر در لحظه می‌شود).

DDR SDRAM

سرعت این رم با وجود شباهت‌هایش با SDRAMها اما ۲ برابر آن است یعنی در هر سیکل دو دستور را اجرا می‌کند. DDR  و SDR با وجود عملکردهای شبیه به هم اما از لحاظ ظاهری باهم دیگر متفاوت هستند و البته DDR  نسبت به مدل قبلی خودش مصرف برق کمتری دارد. DDR2 نسبت به DDR ارتقا یافته است یعنی هم کلاک رم آن بالاتر از DDR هست و هم سرعتش از قبلی بیشتر است در واقع فرکانس DDR2 ، ۵۳۳  مگاهرتز هست ولی DDR ، ۲۰۰ مگاهرتز است و البته هرچی مدل پیشرفت بیشتری می‌کند هم سرعتش بیشتر می‌شود و هم مصرف برق آن نسبت به مدل قبلیش پایین‌تر می‌آید، این یعنی DDR3 نسبت به DDR2 سریعتر و DDR4 از DDR3 سریعتر و با مصرف برق کمتر نسبت به نسل‌های قبلی است. نسل‌های مختلف چون تعداد پین‌ها و ولتاژ آنها با هم دیگر متفاوت هست در نتیجه با هم تطبیق پیدا نمی‌کنند.

RDRAM

RDRAM سرعت بسیار بالایی در انتقال داده دارد که این سرعت را با کمک یک باس حافظه CPU بدست می‌آورد. درسال‌های ۲۰۰۰ از آن برای کارت گرافیکی استفاده می‌کردند.

حافظه کش

حافظه کش یک حافظه‌ی خیلی پرسرعت است که از نوع SRAM است و برای این به وجود آمده است که بتواند از تاخیر زمانی‌ که بین رم و پردازنده هست جلوگیری کند. اگر بخواهیم نگاه کوتاهی به تاریخچه‌ی این رم بیندازیم باید گفت که این حافظه تقریبا از سال ۱۹۸۰ داخل پردازنده است. می‌شود گفت که کش حافظه‌ای با اندازه‌ی کوچک با سرعت بالا و البته نسبت به رم هزینه‌ی بیشتری دارد که البته قسمتی از اطلاعات مهم که در رم هست را در داخل خود ذخیره می‌کند تا پردازنده بتواند خیلی سریع به آن دسته از اطلاعات دست پیدا کند.

وظیفه‌ رم چیست؟

شاید این جمله به تنهایی پاسخ سوال وظیفه‌ی رم چیست باشد، در واقع وظیفه‌ی رم این است که بین پردازنده و سایر قسمت‌های سیستم مثل کارت گرافیک و هارد درایو ارتباط سریع برقرار کند. از آنجایی که کامپیوتر باید حجم زیادی از اطلاعات و داده‌ها را در زمان بسیار کوتاهی در واحد زمان پردازش کند پس نیازمند یک حافظه ی موقت جهت فراخوانی اطلاعات و ذخیره‌سازی سریع آنها است، در نتیجه رم این کار را برای کامپیوتر انجام می‌دهد. البته از آنجایی که پیش‌تر گفتیم رم یک حافظه موقت است و با قطع شدن جریان برق اطلاعات رم هم پاک می‌شود.

زمان‌بندی (Timing) رم چیست؟

تایمینگ رم یا زمان بندی رم جز مباحث سخت ‌افزاری هست که شاید برای خیلی از افراد مهم نباشد اما برای دانشجوهای الکترونیک و کامپیوتر می‌تواند درک عمیق‌تری در زمینه‌ی سخت افزاری و  طراحی مدارهای دیجیتال ایجاد کند، بنابراین در این قسمت یک نگاه کلی به این مبحث می‌اندازیم.

از آنجایی که رم یکی از اجزای مهم هر سیستم است اگر به ماژول رمی که در سیستم کامپیوترتان هست نگاهی بیندازید متوجه می‌شوید که تعدادی عدد پشت سرهم و با خط فاصله قرار دارد به عنوان مثال ۹-۹-۹-۲۴ یا اگر اعدادی هم ندیدید پس عددی با CL وجود دارد که آن را می‌بینید مثلا CL7 که به اینها تایمینگ‌ رم می‌گویند. اما نقش این اعداد چیست؟

اگر با مبحث درس مدار منطقی در دوره‌ی کارشناسی آشنا باشید احتمالا این مباحث را بهتر متوجه می‌شوید، تمام دستورالعمل‌ها در قطعات الکترونیکی پیشرفته منطبق بر کلاک پالس تنظیم می‌شوند. مثلا در یک کلاک ممکن است یک اتفاق بیفتد و ممکن است اتفاق دیگری چندین کلاک طول بکشد. البته این را در نظر داشته باشید که در هر کلاک ممکن است یک یا چند اتفاق رخ بدهد و مابقی اتفاقات در کلاک بعدی صورت بگیرد. حال با توجه به این توضیحات تایمینگ رم یعنی آن مدت زمانی (کلاک پالس‌هایی) که زمان می‌برد تا یک داده در حافظه رم فراخوانی شود.