ما هي ذاكرة الكبش وكيف تعمل؟

عندما يكون جهاز الكمبيوتر الخاص بنا بطيئًا ، فإن أول شيء ننظر إليه هو إذا كان لدينا ذاكرة RAM كافية. أيضًا ، أحد المتطلبات التي تتطلبها جميع البرامج والألعاب وأنظمة التشغيل عادة هو الحد الأدنى من ذاكرة الوصول العشوائي. ما هي ذاكرة الوصول العشوائي حقا وما هو؟ سنرى كل هذا وأكثر اليوم في هذه المقالة.

فهرس المحتويات

ما هي ذاكرة الوصول العشوائي

RAM (ذاكرة الوصول العشوائي) هي مكون مادي لجهاز الكمبيوتر الخاص بنا ، وعادة ما يتم تثبيته على نفس اللوحة الأم. ذاكرة الوصول العشوائي قابلة للإزالة ويمكن توسيعها بواسطة وحدات ذات قدرات مختلفة.

وظيفة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) هي تحميل جميع التعليمات التي يتم تنفيذها في المعالج. تأتي هذه التعليمات من نظام التشغيل وأجهزة الإدخال والإخراج ومحركات الأقراص الصلبة وكل ما يتم تثبيته على جهاز الكمبيوتر.

يتم تخزين جميع البيانات والتعليمات الخاصة بالبرامج التي يتم تشغيلها في ذاكرة الوصول العشوائي ، ويتم إرسالها من وحدات التخزين قبل تنفيذها. وبهذه الطريقة يمكننا أن نوفر جميع البرامج التي نقوم بتشغيلها ، إذا كنت بالكاد تنتظر.

في حالة عدم وجود ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، يجب أخذ التعليمات مباشرة من محركات الأقراص الثابتة وهذه أبطأ بكثير من ذاكرة الوصول العشوائية هذه ، مما يجعلها مكونًا مهمًا في أداء الكمبيوتر.

تسمى ذاكرة الوصول العشوائي لأنه يمكن قراءتها وكتابتها في أي من مواقع الذاكرة دون الحاجة إلى احترام الترتيب التسلسلي للوصول إليها. وهذا لا يسمح عمليًا بأي فترات انتظار للوصول إلى المعلومات.

المكونات المادية لذاكرة الوصول العشوائي

أما بالنسبة للمكونات المادية لوحدة ذاكرة RAM ، فيمكننا تمييز الأجزاء التالية:

لوحة مكونة

إنها البنية التي تدعم المكونات الأخرى والمسارات الكهربائية التي توصل كل جزء من هذه الأجزاء.

كل من هذه اللوحات تشكل وحدة ذاكرة RAM. سيكون لكل من هذه الوحدات سعة ذاكرة معينة وفقًا لتلك الموجودة في السوق.

بنوك الذاكرة

هي المكونات المادية المسؤولة عن تخزين السجلات. تتكون بنوك الذاكرة هذه من خلال رقائق الدوائر المتكاملة التي تتكون من الترانزستورات والمكثفات التي تشكل خلايا التخزين. تسمح هذه العناصر بتخزين أجزاء من المعلومات داخلها.

لكي تبقى المعلومات داخل الترانزستورات ، ستكون هناك حاجة إلى إمدادات كهربائية دورية فيها. هذا هو السبب في أنه عندما نقوم بإيقاف تشغيل جهاز الكمبيوتر الخاص بنا ، تكون هذه الذاكرة فارغة تمامًا.

هذا هو الفرق الكبير بين ، على سبيل المثال ، وحدات التخزين RAM و SSD.

لمعرفة المزيد عن محركات أقراص SSD ، يمكنك زيارة مقالتنا حيث يتم شرح أفضل النماذج وخصائصها بالتفصيل:

تحتوي كل وحدة ذاكرة وصول عشوائي (RAM) على العديد من بنوك الذاكرة هذه مفصولة فعليًا عن طريق الرقائق. وبهذه الطريقة يمكن الوصول إلى معلومات أحدهم أثناء تحميل أو تفريغ آخر.

الساعة

تحتوي ذاكرة RAM المتزامنة على ساعة مسؤولة عن مزامنة عمليات القراءة والكتابة لهذه العناصر. لا تحتوي الذكريات غير المتزامنة على هذا النوع من العناصر المتكاملة.

رقاقة SPD

رقاقة SPD (كشف الوجود التسلسلي) هي المسؤولة عن تخزين البيانات المتعلقة بوحدة ذاكرة RAM. هذه البيانات هي حجم الذاكرة ووقت الوصول والسرعة ونوع الذاكرة. وبهذه الطريقة ، سيعرف الكمبيوتر ذاكرة RAM المثبتة بالداخل عن طريق التحقق من ذلك أثناء التشغيل.

ناقل التوصيل

هذه الحافلة ، المكونة من نقاط اتصال كهربائية ، مسؤولة عن السماح بالاتصال بين وحدة الذاكرة واللوحة الأم. بفضل هذا العنصر ، سيكون لدينا وحدات ذاكرة منفصلة عن اللوحة الأم ، وبالتالي نكون قادرين على توسيع سعة الذاكرة عن طريق وحدات جديدة.

أنواع وحدات ذاكرة RAM

بمجرد أن نرى المكونات المادية المختلفة لذكريات ذاكرة الوصول العشوائي ، سيتعين علينا أيضًا معرفة نوع التغليف أو الوحدات التي يتم تركيبها. تتكون هذه الوحدات بشكل أساسي من لوحة المكونات وناقل التوصيل مع دبابيس الاتصال الخاصة بها. من بين أمور أخرى ، هذه هي الوحدات الأكثر استخدامًا من قبل والآن:

• RIMM: قامت هذه الوحدات بتركيب ذكريات RDRAM أو Rambus DRAM. ثم سنراهم. تحتوي هذه الوحدات على 184 دبابيس اتصال وناقل 16 بت. SIMM: تم استخدام هذا التنسيق من قبل أجهزة الكمبيوتر القديمة. سيكون لدينا 30 و 60 وحدة اتصال و 16 و 32 بت ناقل بيانات. DIMM: هذا هو التنسيق المستخدم حاليًا لذكريات DDR في الإصدارات 1 و 2 و 3 و 4. ناقل البيانات هو 64 بت ويمكن أن يحتوي على: 168 دبابيس لـ SDR RAM ، 184 لـ DDR ، 240 لـ DDR2 و DDR3 و 288 لـ DDR4. SO-DIMM: سيكون تنسيق DIMM المحدد لأجهزة الكمبيوتر المحمولة. FB-DIMM: تنسيق DIMM للخوادم.

أنواع تقنيات ذاكرة الوصول العشوائي

بشكل عام ، يوجد نوعان من ذاكرة الوصول العشوائي أو كانا موجودين. النوع غير المتزامن ، الذي ليس لديه ساعة للمزامنة مع المعالج. وتلك من النوع المتزامن القادر على الحفاظ على التزامن مع المعالج لاكتساب الكفاءة والفعالية في الوصول إلى المعلومات وتخزينها فيها. دعونا نرى ما هو موجود من كل نوع.

ذكريات غير متزامنة أو DRAM

كانت ذاكرة DRAM (ذاكرة ديناميكية) أو ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية الأولى من النوع غير المتزامن. يطلق عليه DRAM بسبب خاصية تخزين المعلومات بطريقة عشوائية وديناميكية. يعني هيكلها من الترانزستور والمكثف أنه لتخزين البيانات داخل خلية ذاكرة ، سيكون من الضروري تشغيل المكثف بشكل دوري.

كانت هذه الذكريات الديناميكية من النوع غير المتزامن ، لذلك لم يكن هناك عنصر قادر على مزامنة تردد المعالج مع تردد الذاكرة نفسها. وقد أدى ذلك إلى انخفاض الكفاءة في الاتصال بين هذين العنصرين. فيما يلي بعض الذكريات غير المتزامنة:

• FPM-RAM (ذاكرة الوصول العشوائي السريعة للصفحة): تم استخدام هذه الذكريات لأول معالج Intel Pentium. يتألف تصميمه من القدرة على إرسال عنوان واحد وفي المقابل يتلقى العديد من هذه العناوين المتتالية. وهذا يسمح باستجابة وكفاءة أفضل لأنك لست بحاجة إلى إرسال واستقبال عناوين فردية بشكل مستمر. EDO-RAM (ذاكرة الوصول العشوائي الممتدة): هذا التصميم هو تحسين التصميم السابق. بالإضافة إلى القدرة على تلقي عناوين متجاورة في نفس الوقت ، تتم قراءة العمود السابق من العناوين ، لذلك ليس هناك حاجة لانتظار العناوين عند إرسالها. BEDO-RAM (ذاكرة الوصول العشوائي للبيانات الممتدة): تحسين EDO-RAM ، كانت هذه الذاكرة قادرة على الوصول إلى مواقع الذاكرة المختلفة لإرسال رشقات البيانات (Burt) في كل دورة ساعة إلى المعالج. لم يتم تسويق هذه الذاكرة أبداً.

ذكريات نوع متزامن أو SDRAM

على عكس سابقاتها ، فإن ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية هذه تحتوي على ساعة داخلية قادرة على مزامنتها مع المعالج. وبهذه الطريقة ، تم تحسين أوقات الوصول وكفاءة الاتصال بين العنصرين بشكل ملحوظ. حاليًا ، تحتوي جميع أجهزة الكمبيوتر لدينا على هذا النوع من الذاكرة التي تعمل عليها. دعونا نلقي نظرة على الأنواع المختلفة من الذكريات المتزامنة.

Rambus DRAM (RDRAM)

هذه الذكريات هي الإصلاح الشامل للدرامات غير المتزامنة. تحسين هذا في كل من عرض النطاق الترددي وتردد الإرسال. تم استخدامها لوحدة تحكم نينتندو 64. تم تركيب هذه الذكريات في وحدة تسمى RIMM ووصلت إلى ترددات 1200 ميجا هرتز وعرض كلمة 64 بت. موقوفة حاليا

SDRAM SDR

كانوا مجرد أسلاف لذاكرة DDR SDRAM الحالية. تم تقديم هذه في وحدات من نوع DIMM. هذه لديها إمكانية الاتصال بفتحات اللوحة الأم وتتكون من 168 جهة اتصال. دعم هذا النوع من الذاكرة بحد أقصى 515 ميجا بايت. تم استخدامها في معالجات AMD Athlon و Pentium 2 و 3

DDR SDRAM (SDRAM لمعدل البيانات المزدوج)

هذه هي ذاكرات ذاكرة الوصول العشوائي المستخدمة حاليًا في أجهزة الكمبيوتر لدينا ، مع تحديثات مختلفة. تسمح ذكريات DDR بنقل المعلومات من خلال قناتين مختلفتين في وقت واحد في نفس دورة الساعة (البيانات المزدوجة).

يتكون التغليف من DIMM 184-pin وسعة قصوى 1 GB. تم استخدام ذكريات DDR بواسطة AMD Athlon ثم فيما بعد بواسطة Pentium 4. وكان الحد الأقصى لتردد الساعة هو 500 ميجاهرتز

ذاكرة DDR2 SDRAM

من خلال هذا التطور في ذاكرة DDR RAM ، تم مضاعفة البتات المنقولة في كل دورة ساعة إلى 4 (أربعة تحويلات) ، واثنتان إلى الأمام واثنتان للعودة.

التغليف هو نوع DIMM 240 دبوس. الحد الأقصى لتردد الساعة هو 1200 ميجاهرتز ، ويزداد زمن الوصول (الوصول إلى المعلومات ووقت الاستجابة) للرقائق من النوع DDR2 مقارنةً بالذاكرة DDR ، مما يقلل من أدائها في هذا الصدد. لا تتوافق ذكريات DDR2 في التثبيت مع DDRs ، لأنها تعمل بجهد مختلف.

ذاكرة DDR3 SDRAM

تطور آخر لمعيار نزع السلاح والتسريح وإعادة الإدماج. في هذه الحالة ، يتم تحسين كفاءة الطاقة من خلال العمل بجهد أقل. لا يزال التغليف من نوع DIMM من 240 دبوسًا ويرتفع تردد الساعة إلى 2666 ميجاهرتز.السعة لكل وحدة ذاكرة تصل إلى 16 جيجابايت.

كما هو الحال في قفزة التكنولوجيا ، فإن ذاكرة DDR3 هذه هي ذكريات ذات زمن وصول أعلى من تلك السابقة ، وليست متوافقة في التثبيت مع الإصدارات السابقة.

ذاكرة DDR4 SDRAM

كما هو الحال في الحالات السابقة ، فقد تحسن بشكل كبير من حيث تردد الساعة ، حيث يمكن الوصول إلى ما يصل إلى 4266 ميجاهرتز. كما هو الحال في قفزة التكنولوجيا ، فإن ذاكرة DDR4 هذه هي ذكريات ذات وقت استجابة أعلى من السابق ولا تتوافق مع فتحات التوسعة للتقنيات القديمة.

ذكريات DDR4 تحمل وحدات 288 دبوس.

التسمية المستخدمة

يجب أن نولي اهتمامًا خاصًا بالتسمية المستخدمة لتسمية ذاكرة الوصول العشوائي الحالية من نوع DDR. وبهذه الطريقة يمكننا تحديد الذاكرة التي نشتريها وعدد مرات استخدامها.

سيكون لدينا أولاً سعة الذاكرة المتاحة متبوعة بـ "DDR (x) - (التردد) PC (x) - (معدل نقل البيانات). على سبيل المثال:

2 جيجا بايت DDR2-1066 PC2-8500: نحن نتعامل مع وحدة ذاكرة عشوائية من نوع 2 جيجا بايت DDR2 تعمل على تردد 1066 ميجاهرتز وبمعدل نقل 8500 ميجا بايت / ثانية

عملية ذاكرة RAM

لمعرفة كيفية عمل ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ، فإن أول شيء يتعين علينا رؤيته هو كيفية تواصلها الفعلي مع المعالج. إذا أخذنا في الاعتبار الترتيب الهرمي لذاكرة RAM ، فسيكون هذا بالضبط في المستوى التالي لذاكرة التخزين المؤقت للمعالج.

هناك ثلاثة أنواع من الإشارات التي يجب أن تتعامل معها وحدة تحكم ذاكرة الوصول العشوائي وإشارات البيانات وإشارات العنونة وإشارات التحكم. يتم تداول هذه الإشارات بشكل أساسي على البيانات وعناوين الناقلات وخطوط التحكم الأخرى. دعونا نلقي نظرة على كل منهم.

ناقل البيانات

هذا الخط مسؤول عن نقل المعلومات من وحدة التحكم في الذاكرة إلى المعالج والرقائق الأخرى التي تتطلبها.

يتم تجميع هذه البيانات في عناصر 32 أو 64 بت. اعتمادًا على عرض البت للمعالج ، إذا كان المعالج 64 ، فسيتم تجميع البيانات في كتل 64 بت.

ناقل العنوان

هذا الخط مسؤول عن نقل عناوين الذاكرة التي تحتوي على البيانات. هذا الناقل مستقل عن ناقل عنوان النظام. سيكون عرض الناقل لهذا الخط هو عرض ذاكرة الوصول العشوائي والمعالج ، حاليا 64 بت. ناقل العنوان متصل فعليًا بالمعالج وذاكرة الوصول العشوائي.

حافلة التحكم

ستنتقل إشارات التحكم مثل إشارات الطاقة Vdd وإشارات القراءة (RD) أو الكتابة (RW) وإشارة الساعة (الساعة) وإشارة إعادة التعيين (إعادة الضبط) في هذا الناقل.

تشغيل مزدوج القناة

تتيح تقنية القناة المزدوجة زيادة في أداء المعدات بفضل إمكانية الوصول إلى وحدتي ذاكرة مختلفتين في نفس الوقت. عندما يكون تكوين القناة المزدوجة نشطًا ، سيكون من الممكن الوصول إلى كتل امتداد 128 بت بدلاً من 64 نموذجي. هذا ملحوظ بشكل خاص عندما نستخدم بطاقات الرسومات المدمجة في اللوحة الأم ، في هذه الحالة ، يتم مشاركة جزء من ذاكرة الوصول العشوائي للاستخدام مع بطاقة الرسومات هذه.

لتنفيذ هذه التقنية ، سيكون من الضروري وجود وحدة تحكم إضافية في الذاكرة موجودة في مجموعة شرائح الجسر الشمالي للوحة الأم. لكي تكون القناة المزدوجة فعالة ، يجب أن تكون وحدات الذاكرة من نفس النوع وأن يكون لها نفس السعة والسرعة. ويجب تثبيته في الفتحات الموضحة على اللوحة الأم (عادة أزواج 1-3 و 2-4). على الرغم من عدم القلق لأنه حتى لو كانت ذكريات مختلفة ، فسيكون بإمكانهم أيضًا العمل على القناة المزدوجة

حاليًا يمكننا أيضًا العثور على هذه التقنية باستخدام قناة ثلاثية أو حتى قناة رباعية مع ذكريات DDR4 الجديدة.

دورة تعليمات ذاكرة RAM

يتم تمثيل مخطط التشغيل بذكريات مزدوجة القناة. لهذا سيكون لدينا ناقل بيانات 128 بت ، 64 بت لكل بيانات واردة في كل من الوحدتين. بالإضافة إلى ذلك ، سيكون لدينا وحدة معالجة مركزية مع جهازي تحكم في الذاكرة CM1 و CM2

سيتم توصيل ناقل بيانات 64 بت إلى CM1 وآخر إلى CM2. لكي تعمل وحدة المعالجة المركزية 64 بت مع كتلتين من البيانات ، ستقوم بنشرها على مدار دورتين للساعة.

سيحتوي ناقل العنوان على عنوان الذاكرة للبيانات التي يحتاجها المعالج في أي وقت. سيكون هذا العنوان من خلايا الوحدة 1 والوحدة 2.

تريد وحدة المعالجة المركزية قراءة البيانات من موقع الذاكرة 2

ترغب وحدة المعالجة المركزية في قراءة البيانات من موقع الذاكرة 2. يتوافق هذا العنوان مع خليتين موجودتين في وحدتي ذاكرة RAM ثنائية القناة.

نظرًا لأن ما نريده هو قراءة البيانات من الذاكرة ، فسيقوم ناقل التحكم بتنشيط كبل القراءة (RD) حتى تعرف الذاكرة أن وحدة المعالجة المركزية ترغب في قراءة تلك البيانات.

في الوقت نفسه ، سيرسل ناقل الذاكرة عنوان الذاكرة هذا إلى ذاكرة الوصول العشوائي ، وكلها تتم مزامنتها بالساعة (CLK)

لقد تلقت الذاكرة بالفعل الطلب من المعالج ، والآن بعد عدة دورات ستقوم بإعداد البيانات من كلا الوحدتين لإرسالها عبر ناقل البيانات. نقول بضع دورات في وقت لاحق لأن الكمون لذاكرة الوصول العشوائي يجعل العملية غير فورية.

سيتم إرسال 128 بت من البيانات من ذاكرة الوصول العشوائي عبر ناقل البيانات وكتلة 64 بت لجزء واحد من الناقل وكتلة 64 بت للجزء الآخر.

ستصل كل من هذه الكتل الآن إلى وحدات التحكم في الذاكرة CM1 و CM2 ، وستقوم وحدة المعالجة المركزية بمعالجتها في دورتين على مدار الساعة.

ستنتهي دورة القراءة. للقيام بعملية الكتابة ، سيكون الأمر تمامًا ، ولكن تنشيط كابل RW الخاص بناقل التحكم

كيف تعرف ما إذا كانت ذاكرة الوصول العشوائي جيدة

لمعرفة ما إذا كان أداء ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) جيدًا أم سيئًا ، فسيتعين علينا النظر في جوانب معينة منه.

• تكنولوجيا التصنيع: الشيء الرئيسي هو معرفة التكنولوجيا التي تنفذ ذاكرة RAM. بالإضافة إلى ذلك ، يجب أن يكون هذا هو نفسه الذي يدعم اللوحة الأم. على سبيل المثال ، إذا كان DDR4 أو DDR3 ، إلخ. الحجم: الجانب الرئيسي الآخر هو سعة التخزين. كلما كان ذلك أفضل ، خاصة إذا كنا سنستخدم معداتنا للألعاب أو برامج ثقيلة جدًا ، سنحتاج إلى ذاكرة وصول عشوائي ذات سعة كبيرة ، 8 ، 16 ، 32 جيجابايت إلخ. سعة اللوحة للقناة: جانب آخر يجب مراعاته هو إذا كانت اللوحة تسمح بقناة مزدوجة. إذا كان الأمر كذلك ، فعلى سبيل المثال ، نريد تثبيت 16 غيغابايت من ذاكرة الوصول العشوائي ، فإن أفضل شيء نفعله هو شراء وحدتين سعة كل منهما 8 غيغابايت وتثبيتها في قناة مزدوجة ، قبل تثبيت واحدة فقط من 16 غيغابايت. الكمون: الكمون هو الوقت الذي تستغرقه الذاكرة لإجراء البحث عن البيانات وعملية الكتابة. كلما كانت هذه المرة أقل ، كان ذلك أفضل ، على الرغم من أنه يجب أيضًا موازنتها مع جوانب أخرى مثل قدرة النقل والتردد. ذكريات DDR 4 على سبيل المثال لها زمن انتقال مرتفع ، ولكن يتم مواجهتها من خلال التردد العالي ونقل البيانات. التردد: هو السرعة التي تعمل بها الذاكرة. كلما كان ذلك أفضل.

قد تكون مهتمًا أيضًا بما يلي:

هذا ينهي مقالتنا حول ما هي ذاكرة الوصول العشوائي وكيف تعمل ، نأمل أن تكون قد أعجبك. إذا كان لديك أي أسئلة أو تريد توضيح شيء ما ، فما عليك سوى تركه في التعليقات.