رم یا RAM چیست؟ هنگامی که تکنسین ها درباره حافظه سیستم صحبت میکنند آنها در واقع از Random Access Memory یا "حافظه دسترسی تصادفی" صحبت میکنند. RAM جزئی جدایی ناپذیر از یک کامپیوتر است و اگر نباشد پردازنده جایی برای فراخوانی و بارگزاری اطلاعات پیدا نمیکند و ما نمیتوانیم از سیستم استفاده کنیم.
RAM به مثابه حافظه کوتاه مدت انسان برای کامپیوتر است چنانچه اگر ما حافظه کوتاه مدت نداشته باشیم دچار حواس پرتی شدید میشویم. در مقابل حافظه کوتاه مدت، حافظه بلند مدت کامپیوتر که همان هارد دیسک است و اطلاعات را تا زمانی که ما نخواهیم از بین ببریم از بین نمیروند. RAMها اساسا فرار هستند به این معنی که وقتی سیستم ریستارت میشود و یا خاموش میشود اطلاعاتی که در RAM وجود داشتند پاک میشوند. در زیر انواع RAM ها را برایتان شرح داده ایم:
در حافظه اصلی پویا یا Dynamic RAM بیت ها در یک قطعه الکتریکی به نام خازن ذخیره میشوند. خازن بیت ها را وقتی انرژی دارد(بیتش برابر یک باشد) در خود نگه میدارد و وقتی بیتش برابر با صفر شود انرژی اش خالی میشود.خازن، مکانیزم کاری اش بدینگونه است که باید مداوم پر و خالی شود. که این کار سرعت رم های داینامیک کاهش میدهد. DRAM ها ارزان قیمت هستند و در کامپیوترهای معمولی و شخصی مورد استفاده قرار میگیرند. در تصویر زیر نمونه هایی از DRAM ها را مشاهده میکنید.
این نوع RAM ها خود را با همگام سازی با کلاک سرعتشان بیشتر میشود. اغلبا اکثر DRAM هایی که در کامپیوترهای شخصی استفاده میشوند در واقع SDRAM هستند. اما برای جلوگیری از به اشتباه افتادن افراد آنرا DRAM مینویسند تا SDRAM.
رم های استاتیک یا ایستا نقطه مقابل DRAM ها هستند و بجای خازن برای ذخیره انرژی از تعدادی ترانزیستور استفاده میکنند.همانطور که ذکر شد خازن برای کاکردش باید به طور مداوم پر و خالی شود و این یک عامل برای کند شدن سرعت DRAM میشد حال با استفاده ترازیستور ها برای ذخیره سازی بیت ها به طبع سرعت SRAM ها بالا میرود.
مکانیزم کاری رم های استاتیک بدین گونه است که برای ذخیره سازی یک بیت از سه یا بیشتر از سه عدد ترانزیستور برای ذخیره سازی یک بیت داده استفاده میکنند. SRAM ها در اکثر اوقات برای کش CPU استفاده میشود! بله درست شنیدید CPU ها هم برای خودشان RAM دارند اما نه هر RAM ای، رم های استاتیک ایده آل ترین نوع حافظه برای کش کردن اطلاعات موقت پردازنده سیستم میباشد.
امروزه فلش مموری ها خیلی محبوب شده اند اما همانطور که میدانید آنها نمیتوانند بعنوان حافظه اصلی سیستم به فعالیت بپردازند. فلش مموری ها ، دیسک های SSD و مموری کارت ها امروزه در دستگاه هایی مثل دوربین فیلم برداری، گوشی های موبایل و ... بعنوان حافظه جانبی مورد استفاده قرار میگیرند. فلش مموری ها امروزه در BIOS های بسیاری از مادربورد ها مورد استفاده قرار میگیرد. بر خلاف SRAM ها و SDRAM ها که فرار هستند فلش مموری ها و سایر حافظه های جانبی فرار نبوده و با قطع برق نیز اطلاعاتشان از بین نمیرود.
در زمان هایی که با پیشرفت تکنولوژی SDRAM ها به شدت مورد استفاده قرار گرفتند کارخانه های سازنده RAM ها برای بهبود کیفیت و عملکرد آنها اقداماتی را پیشه کردند. تکنولوژی DDR یکی از همان اقدامات مفیدی بود که در زمان خودش کارخانه های سازنده را به فکر ساخت آن انداخت. همانطور که ذکر گردید، SDRAM ها به کلاک وابسته هستند یعنی زمانی که ساعت سیستم شروع به کار میکند اطلاعات به SDRAM منتقل میشوند.
مکانیزم کاری SDRAMها بگونه ای است که زمانی که کلاک به یک حد معینی رسید داده ها به SDRAM منتقل میشوند اما DDR SDRAM ها بدین گونه است که در هر بازه زمانی کلاک میتواند داده ها به SDRAM فراخوانی شده و مورد استفاده قرار گیرند. همانطور که در تصویر زیر مشاهده میکنید در DDR SDRAM ها در یک بازه زمانی مشخص دو برابر بیشتر از SDRAM معمولی داده ها منتقل میشوند، این یعنی پهنای باند دوبرابر شده و عملکردشان سریعتر از SDRAM ها است.
میتوانیم این را با یک مثال ساده برایتان تفهیم کنیم: فرض کنید یک اتوبان داریم که یک باند دارد طبیعی است که اتومبیل ها در یک جهت میتوانند رفت و آمد کنند اما اگر اتوبان ما دو بانده باشد ما دو مسیر داریم و اتومبیل ها در دو مسیر میتوانند عبور و مرور کنند (این یعنی پهنای باند دو برابر شده است.)
در زیر به تشریح انواع DDR ها میپردازیم:
همانطور که در تصاویر بالا مشاهده نمودید حافظه های RAM بعنوان کارت هایی عرضه شدند که میتوانند در اسلات هایشان روی مادربورد قرار گیرند. کارتهای RAM از کارت های توسعه کوچکتر هستند.
DIMM یک تخته مدار است که تعدادی چیپ یا تراشه ی حافظه RAM بر روی آن قرار گرفته اند.
DIMM ها و SODIMM ها بسته به نوع استفاده شان شامل تعداد پین های متفاوتی هستند:
در این قسمت درباره تکنولوژی های تک کاناله ، دو کاناله و سه کاناله در مادربوردها و CPU ها صحبت میکنیم
Single Channel, Dual Channel, and Triple Channel در RAM به چه معنا هستند؟ بسیاری از مادربوردها و CPU های امروزی از حافظه هایی با معماری Single Channel(تک کاناله)، Dual Channel(دو کاناله) و Triple Channel(سه کاناله) پشتیبانی میکنند.هر کانال تکی به طور جداگانه در هر Line یا خطوط 64 بیتی اش میتواند قابل دسترسی باشد.این یعنی اینکه در یک لاین 64 بیت داده قابل خواندن میباشد.اما در Double Channel ما دو کانال برای دسترسی داریم که هر کدام Bus شان 64 بیتی است و در مجموع 128 بیت داده در یک زمان قابل دسترسی هستند.
و در Triple Channel ما 192 بیت داده را در یک لحظه میتوانیم از حافظه بخوانیم.استفاده از Dual Channel ها و Triple Channel ها در حافظه هایی با تکنولوژی DDR ، DDR2 و DDR3عملکرد و سرعت قابل ملاحظه ای را برای RAM فراهم کرده است.اگر شما از مادربورد های دوکاناله با حافظه رم DDR3 استفاده کنید آن throughput حافظه DDR3 شما را دوبرابر میکند.
که معادل با 16 بار بیشتر از throughput یک حافظه SDRAM ساده است.اگر شما حافظه RAM کامپیوترتان را ارتقاء داده اید،مهم است که درباره این کانال ها اطلاعات کافی داشته باشید.شما میتوانید دو جفت DIMM یکسان بخرید.DIMMهایی که شما نصب میکنید در واقع نشان دهنده این هستند که سیستم شما چه تعداد کانال را استفاده خواهد کرد و بر عملکرد حافظه سیستم شما تاثیر خواهد گذاشت.در ادامه بیشتر توضیح میدیم...
مادربوردهای Dual Channel امروزه خیلی رایج هستند.اگر شما به مادربورد های دو کاناله نگاه بیندازید خواهید دید که چهار عدد اسلات RAM دارند،دو اسلات با یک رنگ و دو اسلات دیگر با یک رنگ دیگر متمایز میباشد.تصویر زیر شماتیکی از 4 عدد اسلات RAM را از یک مادربورد Intel-Based که از CPU های شرکت اینتل پشتیبانی میکند را نشان میدهد. همانطور که مشاهده میکنید اسلات های 1 و 3 دارای رنگ سیاه و اسلات های 2 و 4 دارای رنگ آبی میباشند.
نکته مهم: در اکثر مادربوردها،اسلات ها با کدهای رنگی تعیین کننده Bank ها هستند.اسلات های با رنگ یکسان نشان دهنده همان Bank هستند.و با مقایسه آن دو جفت اسلات باید در جایش قرار گیرد.
شما میتوانید یک DIMM تکی را در اسلات 1 نصب کنید که در این حالت سیستم دارای یک RAM تک کاناله میباشد.برای فراهم آوردن بهترین عملکرد شما باید DIMM های جفت شده و تطبیق یافته را در همان Bank نصب کنید.دوباره به تصویر فوق نگاه کنید،شما باید جفت های یکسانی از DIMM ها را در اسلات های 1 و 3 که Bank 0 را تشکیل میدهند نصب کنید.در این صورت میتوانید بدون نگرانی اسلات های 2 و 4 را خالی بگذارید.
سیستم فواید و سود های بیشتری را با استفاده از دو کانال جداگانه 64 بیتی با معماری Dual Channel خواهد برد.چه اتفاقی می افتد اگر DIMM ها را در اسلات های 1 و 2 جا بزنیم؟سیستم به کارش ادامه میدهد،اما در هر حال آن دو DIMM ها در چنل 1 قرار گرفته اند،بنابراین سیستم با یک چنل(single-channel) کار خواهد کرد.فکر کنم الان خوب جا افتاد براتون که تفاوت Single Channel با Dual Channel چیه.اگر RAM ها به طور اصولی(Dual Channel) در اسلات ها نصب شوند نیم برابر بیشتر از حالت تک کاناله سرعت RAM بیشتر خواهد شد.
در این قسمت درباره کد های رنگ،Channelها و Bank ها برای مادربورد های Intel-Based صحبت کردیم.در ادامه درباره مادربورد های AMD CPU-Based صحبت میکنیم... تصویر زیر نمایانگر دیاگرامی از 4 عدد اسلات RAM را از یک مادربورد AMD CPU-Based که از CPU های شرکت AMD پشتیبانی میکند را میباشد.
در اینگونه مادربورد ها، اسلات 1 و 2 ، Bank 0 را تشکیل میدهند و اسلات های 3 و 4 ، Bank 1 را ایجاد میکنند.چنل 1 شامل اسلات های 1 و 3 و چمل 2 شامل اسلات های 2 و 4 است.درست است که تمییز دادن تفاوت بین ماردبورد های Intel-Based و AMD-Based کمی مشکل است اما خبر خوب این است که کارخانه های سازنده Motherboard از رنگ های یکسان و مشخصی برای هر Bank استفاده میکنند.برای مادربورد های Intel-based اسلات 1 و 3 تشکیل Bank 0 را میدهند و آنها اغلب دارای رنگ سیاه هستند.اسلات های 2 و 4 نیز Bank 1 را ایجاد میکنند که آنها نیز همرنگ هم(آبی رنگ) هستند.مادربورد های AMD نیز از همین روال تبعیت میکنند.
در بعضی از Motherboard ها شما 6 عدد DIMM اسلات را به جای 4 عدد اسلات DIMM خواهید دید.این نشان دهنده این است که سیستم از حافظه های 3 کاناله یا triple-channel پشتیبانی میکند.جدول زیر پیکربندی های اسلات ها، Bank ها و Channel ها برای ماردبوردی که از تکنولوژی triple-channel RAM پشتیبانی میکند نشان میدهد.
اسلات ها در هر Bank دارای رنگ های یکسان هستند،بنابراین شما ممکن است اسلات های 1 و 3 و 5 را که Bank 0 را تشکیل داده اند که همگی سیاه رنگ میباشند و بقیه اسلات ها که Bank 1 را تشکیل داده اند و همگی آبی رنگ میباشند را مشاهده خواهید نمود.هنگامی که شما DIMM های سه کاناله را نصب میکنید،شما باید سه جفت DIMMs را در همان Bank نصب کنید.
تذکر:مادربورد های Quad-channel یا چهار کاناله هم در بازار وجود دارد که دارای 8 عدد اسلات DIMM هستند.وقتی برای مادربورد های چهار کاناله RAM تهیه میکنید شما باید RAM را با توجه به مجموعه 4 جفتی آن تهیه کنید.
در اول شاید به این فکر کنید که یک طرفه و دو طرفه به تعداد یا جهت قرارگیری تراشه ها در DIMM مربوط میشود اما در کل شاید اینطور نباشد که فکر کرده اید.single sided (یک طرفه) و یا double sided(دو طرفه) در حقیقت به چگونگی دسترسی سیستم به حافظه RAM اشاره دارد.در double-sided RAM، حافظه RAM به دو گروه که به اصطلاح به آن Rank(درجه یا رتبه) گفته میشود،تقسیم میشوند.سیستم در یک زمان تنها به یک Rank دسترسی دارد.
اگر سیستم خواستار دسترسی به Rank بعدی شد باید به Rank بعدی سوئیچ کند.به طور وضوح،حافظه رم single-sided(یا single-rank) در یک گروه تنها(Single Group) است،به این معنی که سیستم میتواند به تمام حافظه RAM در اسلات DIMM بدون سوئیچ کردن به Rank دیگری دسترسی داشته باشد.اگر یک حافظه DIMM با تراشه هایی در یک طرف داشته باشید آن بیشتر شبیه به single-sided DIMM میباشد.اما اگرچه چیپ ها در دو طرف DIMM باشند آن میتواند هم Single Rank باشد و هم Dual Rank و یا شاید Quad Rank.
شما اغلب باید مشخصات RAM را چک کنید ببینید چه تعداد Rank در آن استفاده میشود.شما شاید اینگونه فکر کنید که در همه حالات و شرایط Double بهتر از Single است،اما در این جا هر چه تعداد Rank بیشتر باشد بهتر نیست.سوئیچ کردن بین Rank ها باعث اتلاف زمان دسترسی به حافظه RAM میشود که از سرعت RAM میکاهد.Single-sided RAM سوئیچ نمیشوند حال اگر تمام فاکتور ها برای RAM شرایط مناسبی را داشته باشند،Single-sided RAM به مراتب سریعتر از double-sided RAM است.
توجه کردن به این نکته که حافظه های DDR1 ، DDR2 و DDR3 با یکدیگر ناسازگار هستند یک امر مهم میباشد. بدین صورت که شما نمیتوانید هر حافظه RAM ی را به هر اسلاتی جا بزنید. به طور مثال شما تنها میتوانید کارت حافظه DDR3 را به اسلات مخصوص DDR3 جا بزنید. از این نقطه نظر شاید جالب به نظر نرسد اما خب دانستن این گونه موارد در راحتی کار به ما کمک شایانی میکند. شما همچنین نمیتوانید آن اسلات ها را با هم ترکیب و سازگاری دهید این یعنی اینکه هر DIMM کارت های DDR در اسلات مخصوص خودش باید قرار بگیرد.
تصویر زیر به شما تفاوت های بین DIMM کارت های حافظه های DDR را به طور وضوح نمایش میدهد. همانطور که مشاهده میکنید شکاف موجود در کارت حافظه DDR3 در سمت راست خط تقارن قرار دارد،شکاف کارت حافظه DDR2 تقریبا در مرکز خط تقارن قرار گرفته است و شکاف کارت حافظه DDR در سمت چپ خط تقارن قرار میگیرد. این شکاف ها و تمییز دادن شان با یکدیگر مانع از جا زدن کارت های DDR در اسلات های اشتباهی میشود.
بعضی از حافظه های RAM از دیگر حافظه های RAM پرسرعت تر هستند بدیهی است که که هر چقدر سرعت RAM بالاتر باشد عملکرد آن نیز سریع تر خواهد بود.همانطور که انتظار میرود RAM های سریعتر گرانتر نیز هستند. شما در خرید RAM با توجه به نیاز خود و آنچه که دقیقا به آن نیاز دارید خرید میکنید. مثلا توجه به نسخه DDR و تعداد Channel هایی که مادربوردتان از آن پشتیبانی میکند و همچنین سرعت آنها که در این قسمت میخواهیم درباره آن بحث کنیم جزء مواردی هستند که در خرید حافظه RAM الزامی است.
سرعت RAM بیانگر تعداد بایت هایی است که حافظه RAM میتواند در یک ثانیه میتواند انتقال دهد که امروزه معمولا با واحد MB/s به حساب می آوریم. با این حال سرعت بسیاری از RAM ها به سادگی قابل ذکر نیستند. امروز در خرید RAM معمولا سرعت های RAM را با نام های DDR3-800 و یا PC3-12800 بیان میکنند. این نام نشان دهنده سرعت RAM هستند اما نه به طور مستقیم. اگر قصد خرید RAM دارید باید با این نام ها آشنایی کافی داشته باشید.شما میتوانید سرعت RAM های DDR را با استفاده از فرمول های خاص ریاضی محاسبه کنید.در مثال های زیر نحوه محاسبه سرعت RAM را به طور واضح برای هر یک از حافظه های DDR نشان میدهیم:
-Clk2(DP)64(bits)/8(bytes)
- 100MHz × 2 × 64 8 = 1,600 MBs
-Clk × 2 (Clk Mult) × 2 (DP) × 64 (bits) / 8 (bytes)
- 100MHz × 2 × 2 × 64 8 = 3,200 MBs
-Clk × 4 (Clk Mult) × 2 (DP) × 64 (bits) / 8 (bytes)
- 100MHz × 4 × 2 × 64 8 = 6,400 MBs
جدول زیر با توجه به نوع حافظه DDR سرعت حافظه RAM را با دو نام Standard name و Module name نمایش میدهد. در بالا نحوه محاسبه سرعت RAM را با نام Module name نشان دادیم. کمی اگر به جدول توجه کنید خواهید دید که در Standard name مثلا حافظه DDR3 از سطر اول و ستون اول،به دلیل اینکه در هر پالس زمانی هشت انتقال داده را میتواند انجام دهد پس در مجموع 800 مگاهرتز فرکانس پردازش آن میباشد.
هر نسخه از حافظه DDR میتواند از سرعت کلاک های مختلفی پشتیبانی کند،و هر نسخه جدیدتر از سرعت کلاک بالاتری پشتیبانی میکند. نکته مهمی که باید به آن توجه کنید این است که در هنگام خرید RAM باید بررسی کنید که مادربورد شما از بالاترین سرعت آن RAM پشتیبانی به عمل می آورد یا خیر. اگر پشتیبانی نکرد RAM از حداقل سرعتش استفاده خواهد کرد.برای مثال اگر مادربورد شما دارای سرعت کلاکی معادل 100 مگاهرتز باشد و شما رم PC3-12800 روی آن نصب کرده باشید در نهایت RAM تان با فرکانس 100 مگاهرتز کار خواهد کرد به جای اینکه با فرکانس 200 مگاهرتز کار کند.
علاوه بر سازگار بودن سرعت RAM با سرعت Motherboard شما باید سازگاری سرعت RAM را با توجه به پیکربندی های تک کاناله،دو کاناله و سه کاناله را نیز بررسی نمایید.اگر یک کارت حافظه DIMM درون یک Bank از حافظه از کار بیفتد، شما باید هر دوی آنها را در یک مجموعه که با هم سازگاری دارند قرار بدهید. برای مثال اگر Bank0 دارای دو کارت حافظه از نوع PC3-12800 باشد و یکی از آن ها از کار بیفتد شما باید یک کارت حافظه PC3-12800 را در آن قرار دهید نه چیز دیگر. کارت حافظه PC3-12800 از سرعت کلاک 200 مگاهرتز پشتیبانی میکند.اگر شما کارت حافظه از کار افتاده فعلی را با کارت حافظه PC3-6400 (که برای فرکانس کاری 100 مگاهرتز طراحی شده است) جایگزین کنید هر دوی کارت حافظه با کمترین سرعت یعنی 100 مگاهرتز کار خواهند کرد.
زمانیکه شما قصد تهیه RAM را دارید باید سرعت کلاک مادربوردتان و همچنین نوع DDR رمتان را مشخص کنید.شما میتوانید از تنظیمات BIOS سیستم سرعت کلاکی که RAM تان از آن استفاده میکند را مشاهده کنید (در آموزش های قبل بطور مفصل درباره مبحث BIOS صحبت شد). اگر شما به اینترنت دسترسی دارید کارتان راحت تر است شما میتوانید با سر زدن به وبسایت تولید کننده RAM تان و ارائه نام و مدل RAM خود سرعت کلاک آن را استخراج کنید.
سیستم های دسکتاپ به ندرت نیاز به سخت افزار اضافی برای تشخیص و رفع خطای حافظه RAM دارند. اما سیستم های سرور گاهی اوقات به این سخت افزار ها و امکانات نیاز پیدا میکنند. دو تکنولوژی مهم و اساسی برای تشخیص و عیب یابی و رفع عیب مشکلات حافظه RAM عبارتست از Parity و ECC. وقتی شما یک RAM تهیه میکنید غالباََ با مشخصات non-ECC و non-parity آن را تهیه میکنید پس خوب به این دو تکنولوژی توجه کنید.
Parity برای هر بایت که معادل 8 بیت است با 9 بیت کار میکند. Parity مجموعه ای از صفر ها و یک ها برای هر بایت داده که روی RAM نوشته میشود میباشد. Parity میتواند یا زوج باشد یا فرد.Parity فرد بیشتر رایج میباشد و هنگامی که استفاده میشود از این اطمینان حاصل میکند که تعداد یک ها فرد باشند مثلا 5 تا یک و یا 7 تا یک. برای مثال اگر 8 بیت داده برابر 10101010 باشد همانطور که میبینید 4 عدد یک دارد و 4 عدد زوج است، بنابراین بیت Parity باید برابر یک باشد تا Parity فرد داشته باشیم.
هنگامی که داده ها روی Ram نوشته شد بیت Parity محاسبه شده و برای هر بایت داده نوشته میشود. وقتی داده از روی RAM خوانده میشود سیستم Parity را از 9 بیت داده محاسبه میکند.اگر سیستم در محاسبه بیت های Parity متوجه تعداد زوج یک ها شود به این معنی است که یک خطا رخ داده است و همچنین نشانگر این است که داده ها معتبر و قابل استفاده نیست. Parity نمیتواند این مشکل را حل کند آن فقط ارور را گزارش میدهد.
RAM هایی که از تکنولوژی ECC پشتیبانی میکنند از مدارات اضافی استفاده میکنند و قابلیت این را دارند که خطاهای Parity را تشخیص دهند و آنها را عیب زدائی کنند.این مدارات اضافی برای ECC طبیعتا بر قیمت Ram می افزایند و باید هنگام نیاز ارتقاء داده شوند.
نوع دیگری از Rambus DRAM ،DRAM یا به اختصار RDRAM نام دارد که در سال 1999 معرفی شد. به طور معمول شما RDRAM ها را با نام Rambus و یا RDRAM نیز میشنوید. RDRAM ها امروزه به ندرت مورد استفاده قرار میکیرند و هیچ سازگاری با ورژن های حافظه های DDR ندارند. بورد های RDRAM ها بر خلاف حافظه های DRAM که DIMM هستند، RIMM نام دارند.
هنگامی که RDRAM را نصب میکنید شما باید آنرا بصورت جفت نصب کنید. در برخی موارد تنها یک circuit card یا کارت مدار یک Memory یا حافظه دارد و circuit card دوم که با circuit card اول جفت میشوند یک circuit card کامل را تشکیل میدهند.منظور اینکه جدا از هم نیستند و بصورت جفت باید بر روی اسلات قرار بگیرند. کارت مدار دوم،continuity RIMM یا به اختصار CRIMM نام دارد. RDRAM ها گرمای بسیار کمی را تولید میکنند. برای از بین بردن این گرما بر روی چیپ ها یک قطعه ای از فلز پوشانده میشود که heat sink نام دارد.