Random-Access Memory (RAM)

حافظه دسترسی تصادفی (RAM) Random-access memory چیست ؟

حافظه دسترسی تصادفی RAM یکی از اساسی ترین اجزای رایانه است. که می تواند به هر ترتیبی خوانده و تغییر کند، معمولاً برای ذخیره داده های کاری و کد ماشین استفاده می شود. یک دستگاه حافظه با دسترسی تصادفی اجازه می‌دهد که اقلام داده تقریباً در همان زمان خوانده یا نوشته شود، RAM شامل مدارهای مالتی پلکس و دی مالتی پلکس است تا خطوط داده را به ذخیره سازی آدرس داده شده برای خواندن یا اتصال ورودی متصل کند. معمولاً از یک بیت فضای ذخیره‌سازی با یک آدرس قابل دسترسی است در فناوری امروزی، حافظه با دسترسی تصادفی به شکل تراشه‌های مدار مجتمع (IC) با سلول‌های حافظه MOS (فلز-اکسید-نیمه هادی) است. RAM معمولاً با انواع فرار حافظه همراه است که در صورت قطع برق، اطلاعات ذخیره شده از بین می رود. دو نوع اصلی حافظه نیمه هادی با دسترسی تصادفی فرار، حافظه با دسترسی تصادفی استاتیک (SRAM) و حافظه با دسترسی تصادفی پویا (DRAM) هستند.RAM غیر فرار نیز توسعه یافته است و انواع دیگر حافظه های غیر فرار امکان دسترسی تصادفی برای عملیات خواندن را فراهم می کنند، اما یا اجازه عملیات نوشتن را نمی دهند یا انواع دیگر محدودیت ها را بر روی آنها دارند. اینها شامل اکثر انواع رام و نوعی فلش مموری به نام NOR-Flash است.

انواع RAM

دو شکل پرکاربرد رم مدرن عبارتند از: رم استاتیک (SRAM) و رم پویا (DRAM). در SRAM، کمی داده با استفاده از حالت سلول حافظه شش ترانزیستوری، معمولاً با استفاده از شش ماسفت ذخیره می شود. تولید این نوع رم گران‌تر است، اما عموماً سریع‌تر است و به توان دینامیکی کمتری نسبت به DRAM نیاز دارد. در کامپیوترهای مدرن، SRAM اغلب به عنوان حافظه کش برای CPU استفاده می شود. DRAM با استفاده از یک جفت ترانزیستور و خازن (معمولاً به ترتیب یک خازن MOSFET و MOS)، کمی داده را ذخیره می کند ، که با هم یک سلول DRAM را تشکیل می دهند. خازن یک بار زیاد یا کم (به ترتیب 1 یا 0) نگه می دارد و ترانزیستور به عنوان کلیدی عمل می کند که به مدار کنترل روی تراشه اجازه می دهد تا وضعیت شارژ خازن را بخواند یا آن را تغییر دهد. از آنجایی که تولید این نوع حافظه نسبت به رم استاتیک هزینه کمتری دارد، شکل غالب حافظه رایانه ای است که در رایانه های مدرن استفاده می شود.

رم استاتیک و دینامیک هر دو فرار در نظر گرفته می شوند، زیرا با قطع برق از سیستم، حالت آنها از بین می رود یا دوباره تنظیم می شود. در مقابل، حافظه فقط خواندنی (ROM) با فعال یا غیرفعال کردن دائمی ترانزیستورهای انتخاب شده، داده ها را ذخیره می کند، به طوری که حافظه قابل تغییر نیست. انواع قابل نوشتن ROM (مانند فلش EEPROM و NOR) ویژگی‌های ROM و RAM را به اشتراک می‌گذارند، که داده‌ها را قادر می‌سازد بدون برق باقی بمانند و بدون نیاز به تجهیزات خاص به‌روزرسانی شوند. حافظه ECC (که می تواند SRAM یا DRAM باشد) شامل مدارهای ویژه ای برای شناسایی و/یا تصحیح خطاهای تصادفی (خطاهای حافظه) در داده های ذخیره شده، با استفاده از بیت های برابری یا کدهای تصحیح خطا است.

Single-Sided RAM :

SS در RAM مخفف یک طرفه Random Access Memory است. تنها 64 بیت را می توان در این نوع رم در یک دوره معین ذخیره کرد. هر هشت تراشه مشکی تنها در یک سر کارت حافظه RAM یافت می شوند. هر یک از تراشه ها دارای ظرفیت هشت بیت هستند. فقط تعداد کمی از تراشه های رم دارای هشت تراشه در دو طرف هستند. با این حال، به جای 128 بیت، تنها 64 بیت را حفظ می کند. این اتفاق می افتد زیرا هر یک از 16 تراشه به جای 8 بیت، قابلیت چهار بیت را دارند.

Double-Sided RAM :

DS در رم دو طرفه به اختصار DRAM نامیده می شود. هر دو طرف رم دارای تراشه در این مورد هستند. در یک طرف، 8 تراشه وجود دارد، در حالی که در طرف دیگر، مجموعه ای دیگر از 8 تراشه وجود دارد. در نتیجه، در مجموع ظرفیت 128 بیتی برای سرعت دارند.

DRAM (Dynamic Random Access Memory) چیست  ؟

حافظه تصادفی پویا Dynamic random-access memory یا دی‌ رم DRAM یک گونه از حافظه تصادفی است که هر بیت را در یک خازن جداگانه ذخیره می‌کند و از تراشه‌ها هم استفاده نمی‌کند. رم‌های رایانه‌های خانگی و لپ‌تاپ‌ها از نمونه کاربردهای این گونه حافظه هستند.

SIMM (Single In-line Memory Module) چیست ؟

single in-line memory module ماژول حافظه درون خطی معمولاً یک مسیر 32 بیتی داده (36 بیت با شمارش بیت برابری) به رایانه دارد که به یک اتصال دهنده 72 پین نیاز دارد. برای تراشه‌های رم پویا همزمان (SDRAM) که دارای اتصال 64 بیتی داده به رایانه هستند، سیم‌کارت‌ها باید به صورت جفتی نصب شوند، زیرا هر یک از یک مسیر 32 بیتی پشتیبانی می‌کنند. به جای آن می توان از یک DIMM منفرد استفاده کرد. در اصل، یک DIMM دارای یک اتصال 168 پین برای پشتیبانی از انتقال اطلاعات 64 بیتی بود.

DIMM (Dual In-line Memory Module) چیست ؟

Dual In-line Memory Module ماژول حافظه درون خطی دوگانه نوعی حافظه کامپیوتری است که به طور طبیعی 64 بیتی است و امکان انتقال سریع داده ها را فراهم می کند. DIMM یک ماژول است که شامل یک یا چند تراشه حافظه با دسترسی تصادفی (RAM) روی یک برد مدار کوچک با پین هایی است که آن را به مادربرد کامپیوتر متصل می کند. DIMM هر بیت داده را در یک سلول حافظه جداگانه ذخیره می کند. DIMM ها از یک مسیر داده 64 بیتی استفاده می کنند، زیرا پردازنده های مورد استفاده در رایانه های شخصی دارای عرض داده 64 بیتی هستند. DIMM ها معمولاً در رایانه های رومیزی، لپ تاپ ها، چاپگرها و سایر دستگاه ها استفاده می شوند.

رایج ترین DIMM های استاندارد عبارت اند از :

Unbuffered DIMMs (UDIMMs) :

عمدتا در رایانه های رومیزی و لپ تاپ استفاده می شود. اگرچه UDIMM ها سریعتر کار می کنند و هزینه کمتری دارند، اما به اندازه حافظه ثبت شده پایدار نیستند. دستورات مستقیماً از کنترلر حافظه موجود در CPU به ماژول حافظه منتقل می شوند.

Fully-buffered DIMMs (FB-DIMMs) : 

معمولاً به عنوان حافظه اصلی در سیستم هایی که به ظرفیت های زیادی نیاز دارند مانند سرورها و ایستگاه های کاری استفاده می شود. FB-DIMM ها از تراشه های بافر حافظه پیشرفته (AMB) برای افزایش قابلیت اطمینان، حفظ یکپارچگی سیگنال و بهبود روش های تشخیص خطاها برای کاهش خطاهای نرم استفاده می کنند. گذرگاه AMB به یک گذرگاه خواندن 14 بیتی و یک گذرگاه نوشتن 10 بیتی تقسیم می شود. داشتن یک گذرگاه اختصاصی خواندن/نوشتن به این معنی است که خواندن و نوشتن می‌توانند همزمان اتفاق بیفتند، که منجر به افزایش عملکرد می‌شود.

Registered DIMMs (RDIMMs) :

RDIMM که به عنوان حافظه بافر نیز شناخته می شود، اغلب در سرورها و سایر برنامه هایی که به استحکام و پایداری نیاز دارند استفاده می شود. RDIMM ها دارای رجیسترهای حافظه داخلی هستند که بین حافظه و کنترل کننده حافظه قرار می گیرند. کنترلر حافظه فرمان، آدرس دهی و چرخه ساعت را بافر می کند و دستورالعمل ها را به جای دسترسی مستقیم به DRAM به رجیسترهای حافظه اختصاصی هدایت می کند. در نتیجه، دستورالعمل ها ممکن است حدود یک چرخه CPU بیشتر طول بکشد. با این حال، بافر فشار روی کنترلر حافظه CPU را کاهش می دهد.

Load-reduced DIMMs (LR-DIMMs) :

از فناوری بافر حافظه ایزوله (iMB) استفاده کنید که خطوط داده و آدرس را بافر می کند و بار روی کنترل کننده حافظه را کاهش می دهد. تراشه iMB همچنین سیگنال های داده را بافر می کند، برخلاف رجیستر روی RDIMM که فقط فرمان، آدرس دهی و چرخه ساعت را بافر می کند. تراشه iMB تمام بارگذاری های الکتریکی، از جمله سیگنال های داده تراشه های DRAM روی DIMM را از کنترل کننده حافظه جدا می کند. در نتیجه، کنترلر حافظه فقط iMB را می بیند و نه تراشه های DRAM. سپس بافر حافظه تمام خواندن و نوشتن های تراشه های DRAM را کنترل می کند و ظرفیت و سرعت را افزایش می دهد.

NV-DIMM :

NVDIMM داده ها را در هنگام قطع برق حفظ می کند. NVDIMM ها حافظه فلش غیر فرار NAND را با DRAM و قدرت پشتیبان اختصاصی روی یک زیر سیستم حافظه یکپارچه می کنند.

SO-DIMM :

SO-DIMM عمدتا برای دستگاه های محاسباتی قابل حمل مانند لپ تاپ و تبلت استفاده می شود. تفاوت آن با استاندارد DIMM در این است که DDR4 SO-DIMM دارای 260 پین در مقابل 288 پین برای DRR4 DIMM است. DIMM های استاندارد در رایانه های شخصی و سرورها استفاده می شوند. VLP DIMM برای برآورده کردن فضای مورد نیاز سرورهای Blade توسعه یافته است.

چرا قیمت رم سرورهای unbuffered و registered متفاوت است؟

قیمت‌های رم سرورهای unbuffered و registered به دلایل مختلفی متفاوت هستند:

1. ساخت و ساز: رم unbuffered ساخت ساده‌تری دارد و به همین دلیل هزینه ساخت کمتری دارد. در حالی که رم registered دارای ساخت پیچیده‌تری است که شامل آستانه‌های اضافی (register) برای کنترل داده‌ها است.
2. نیاز به پشتیبانی: رم registered برای سیستم‌هایی که نیاز به بسیاری از رم دارند و سیستم‌هایی که به دقت و پایداری بالایی نیاز دارند استفاده می‌شود. این نیاز به پشتیبانی بیشتر به دلیل افزایش مصرف انرژی و ساخت پیچیده‌تر، باعث افزایش قیمت می‌شود.
3. کارایی و پشتیبانی: رم registered می‌تواند بیشترین مقدار رم را در یک سیستم پشتیبانی کند و به کنترل داده‌ها در سیستم‌های پیچیده کمک می‌کند. این ویژگی‌ها باعث افزایش قیمت می‌شوند.

به طور کلی، رم registered برای سیستم‌های سرور و سیستم‌هایی که نیاز به پشتیبانی بالا دارند، انتخاب مناسبی است، در حالی که رم unbuffered برای سیستم‌های کوچک‌تر و ساده‌تر مناسب است.

تفاوت رم (RAM) و رام (ROM) چیست؟

ر قابل انجامه، ولی سیستم شما رم قوی‌تر رو (تاخیر کمتر = قوی‌تر) آندرکلاک می‌کنه تا با رم ضعیف‌تر برابر بشه! اگر سیستم به‌صورت خودکار این کار رو نکرد لازمه که کمی با تنضیمات بایوس سیستمتون دست و پنجه نرم کنین.

ROM مخفف عبارت Read Only Memory به معنی حافظه فقط خواندنی است. همان طور که از نام ROM مشخص است این حافظه فقط خواندنی است و برای نوشتن اطلاعات در سیستم استفاده نمی شود. این امر به این معناست که رام یک حافظه استاتیک و پایدار، جهت ذخیره سازی داده هایی خاص است.

RAM Disc چیست ؟

درایو RAM بلوکی از حافظه با دسترسی تصادفی است که نرم‌افزار رایانه با آن به‌گونه‌ای رفتار می‌کند که گویی حافظه یک درایو دیسک است. نرم افزار می تواند بخشی از RAM کامپیوتر را “پارتیشن بندی” کند و به آن اجازه دهد تا به عنوان یک هارد دیسک بسیار سریعتر عمل کند که دیسک RAM نامیده می شود. دیسک RAM داده های ذخیره شده را هنگام خاموش شدن رایانه از دست می دهد، مگر اینکه حافظه طوری تنظیم شده باشد که منبع باتری در حالت آماده به کار داشته باشد، یا تغییرات در دیسک RAM روی یک دیسک غیرفرار نوشته شود. دیسک RAM با مقداردهی اولیه دیسک RAM از دیسک فیزیکی دوباره بارگیری می شود

احتمالا قبلا روی که رم جدیدی گرفته بودین، یکسری عدد (مثلاً:  CL16-18-18-38 یا CL14-14-14-34) که روی بسته بندی یا خود ماژول هک شده بودن توجه شما رو به خودش جلب کرده. این سری اعداد که بعد از CL قرار می‌گیرن، نشان دهنده میزان تاخیر ماژول رم شما هستن. همون‌طور که بالاتر گفتم تایمینگ یا تاخیر رم (CAS Latency) که به CL هم معروفه به‌معنی تعداد کلاک سایکل‌هایی هست که بین ارسال دستور خواندن، توسط کنترلر رم، به رم و در دسترس قرار گرفتن اطلاعات انجام میشه.وقتی که یک ماژول رم جدید تهیه می‌کنین، باید به این نکته توجه کنین: با اینکه نصب دو رم با تایمینگ‌های متفاوت در کامپیوت

تایمینگ رم چیست ؟

تایمینگ رم موضوعی است که باعث می‌شود دو حافظه یکسان سرعت‌های متفاوتی ارائه دهند.

تایمینگ رم زمانی را اندازه‌گیری می‌کنند که تراشه حافظه انجام کاری را به تاخیر می‌اندازد. به عنوان مثال CAS Latency (یا CL یا که به معنی زمان دسترسی است) به ما می‌گوید چند چرخه ساعت ماژول حافظه در پاسخ به  داده‌های درخواست شده توسط CPU به تأخیر می‌افتد.

تایمینگ رم با اعداد متفاوتی نمایش داده می‌شوند که هرکدام معنی و مفهوم متفاوتی را ارائه می‌دهند. تایمینگ رم معمولا به ترتیب CL-TRCD-TRP-TRAS-CMD با اعداد به این صورت 9-10-9-28  نمایش داده می‌شوند. برای تشخیص تایمینگ رم باید روی کارت حافظه دستگاه را نگاه کنید.

عبارت CL در رم چیست ؟ مخفف CAS Delay است. این عبارت مدت زمانی که طول می‌کشد حافظه به دستورات CPU پاسخ دهد را نشان می‌دهد.

عبارت TRCD در رم چیست ؟ این کلمه مخفف RAS To CAS Delay است و به زمانی که طول می‌کشد تا حافظه خوانده شود می‌گویند.

عبارت TRP در رم چیست ؟ این کلمه مخفف عبارت RAS To Precharge است. مدت زمانی که طول می‌کشد تا حافظه ردیفی جدید برای داده‌ها ایجاد کند را TPR نامگذاری کرده‌اند.

عبارت TRAS در رم چیست؟ این عبارت مدت زمانی است که رم نیاز دارد تا برای کار کردن دوباره آماده شود.

کلاک پالس رم چیست؟

کلاک پالس رم موجی مربعی است که در دو حالت وضعیت بالا و وضعیت پایین قرار دارد. کلاک پالس بین اجزای یک مدار الکترونیکی هماهنگی و نظم ایجاد می‌کند. کلاک پالس سرعت پردازنده را نشان می‌دهد و هرچقدر این عدد بالاتر باشد پردازنده از سرعت بیشتری برخوردار است. واحد اندازه‌گیری کلاک پالس گیگاهرتز است.