رم کامپیوتر چیست

رم کامپیوتر چیست

رم کامپیوتر اگر تجربه کار با کامپیوتر را داشته باشید قطعاً نام رم کامپیوتر به گوش‌تان خورده است. که یکی از مؤلفه‌های اساسی در پیکربندی آن است و وظایف مهمی را بر عهده دارد. می‌توان گفت وظیفه رم کامپیوتر، ارتباط سریع بین پردازنده و سایر مؤلفه‌های سیستم از جمله هارد درایو و کارت گرافیک است.

همچنین به دلیل حجم بالای داده‌ها، این اطلاعات باید در هر بار خاموش شدن کامپیوتر پاک شوند تا با راه‌اندازی مجدد، فضای کافی برای اجرای عملیات جدید وجود داشته باشد.

رم کامپیوتر چگونه کار می کند

RAM (حافظه دسترسی تصادفی) یک سخت‌افزار محاسباتی است که در آن، سیستم عامل (OS)، نرم‌افزارهای در حال اجرا و داده‌های مورد استفاده فعلی نگهداری می‌شود تا پردازشگر کامپیوتر یا همان CPU به سرعت به آن‌ها دسترسی پیدا کند. RAM حافظه اصلی کامپیوتر است.

خواندن و نوشتن در رم بسیار سریع‌تر از سایر انواع حافظه، مانند هارد دیسک (HDD)، درایو حالت جامد (SSD) یا دیسک نوری است.

حافظه رم یک حافظه فرار است. این یعنی تا زمانی که سیستم روشن است، داده‌ها در رم حفظ می‌شوند، اما با خاموش شدن آن، همه داده‌ها از بین می‌روند. هنگامی که کامپیوتر مجدداً راه‌اندازی می‌گردد، سیستم عامل و سایر فایل‌ها معمولاً از یک درایو هارد HDD یا SSD مجدداً در RAM بارگذاری می‌شوند.

چرا رم یک مؤلفه مهم است؟

حافظه رم یکی از مهم‌ترین اجزای تعیین‌کننده عملکرد سیستم کامپیوتر است. هرچه سیستم برنامه‌های بیشتری اجرا کند، به رم بالاتری نیاز خواهید داشت. سرعت و عملکرد سیستم مستقیماً با ظرفیت رم ارتباط دارد.

اگر رم سیستم خیلی کم باشد، سرعت آن کند می‌شود. اما در نقطه مقابل، امکان ارتقاء رم کامپیوتر به میزان زیادی وجود دارد، فقط رم مازاد توسط سیستم استفاده نمی‌شود و عملاً تنها عیب آن، صرف هزینه بیشتر است. راه‌های مختلفی وجود دارد که به کمک آن‌ها می‌توان مشخص کرد که سیستم به چه میزان رم نیاز دارد.همچنین برای جلوگیری از نصب ماژول رم ناسازگار توسط کاربران، ماژول‌ها از نظر فیزیکی در هر نسل، متفاوت هستند. این تفاوت‌های فیزیکی در صنعت تولید رم کامپیوتر، به عنوان یک استاندارد شناخته می‌شوند.

وظیفه رم کامپیوتر چیست؟

به دلیل حساسیت به نوسانات برق، حافظه رم نمی‌تواند داده‌های دائمی را ذخیره کند. رم را می‌توان با حافظه کوتاه مدت یک فرد و یک هارد دیسک را با حافظه بلند مدت او مقایسه کرد.

حافظه کوتاه مدت بر روی اهداف فوری متمرکز است، اما فقط می‌تواند تعداد محدودی از هدف‌ها را در مدت کوتاه حفظ کند.

کامپیوتر نیز به همین روش کار می‌کند. اگر رم پر شود، پردازنده کامپیوتر باید بارها به هارد دیسک مراجعه کرده تا داده‌های قدیمی موجود در رم را با داده‌های جدید پوشش دهد. این فرآیند عملکرد کامپیوتر را کند می‌کند.

اصطلاح دسترسی تصادفی که برای RAM به کار می‌رود از این واقعیت ناشی می‌شود که هر مکان ذخیره‌سازی، به عنوان یک آدرس حافظه شناخته می شود و مستقیماً قابل‌دسترسی است. در اصل، عبارت Random Access Memory برای تشخیص حافظه معمولی از حافظه آفلاین استفاده می‌شود.

حافظه آفلاین معمولاً به نوار مغناطیسی اطلاق می‌شود که از طریق آن می‌توان به یک مسیر خاص از داده‌ها دسترسی داشت. RAM به‌گونه‌ای سازمان‌دهی و کنترل می‌شود که امکان ذخیره و بازیابی داده‌ها را به طور مستقیم از هر مسیری فراهم می‌کند

انواع رم کامپیوتر

به صورت کلی ما دو نوع حافظه رم داریم:

1. رم ایستا یا استاتیک (SRAM)
2. 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. SRAMها از 4 تا 6 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 می شوند. که هرکدام از این سلول‌ها از یک خازن و یک ترانزیستور تشکیل می شوند. DRAMها را معمولا به عنوان حافظه‌ی اصلی کامپیوتر می‌شناسند ، همچنین ظرفیت داینامیک رم‌ها بسیار بالاتر از رم‌های استاتیک است برای همین بسیار مورد توجه می باشند. و پیشرفت‌های زیادی را به‌همراه دارند. DRAMها لازم است که به صورت مداوم شارژ شوند همچنین آنها نسبت به SRAMها ارزان‌تر هستند.

انواع DRAM

1. رم داینامیک با ضریب همگام‌سازی داده تکی (SDR SDRAM)
2. رم داینامیک با ضریب همگام‌سازی داده دوگانه (ِDDR SDRAM، DDR2، DDR3،DDR4)
3. رم داینامیک با ضریب همگام‌سازی داده دوگانه گرافیکی (GDDR SDRAM، GDDR2، GDDR3، GDDR4، GDDR5)

SDR SDRAM (حاصل ارتقا DRAM)

این مدل رم، رم داینامیک همگام می باشد. یعنی در نتیجه ارتقا DRAMها است که سبب همگام شدن حافظه رم با فرکانس CPU می شود. 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 2 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 ، 533  مگاهرتز هست ولی DDR ، 200 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 2000 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 1980 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.

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 9-9-9-24 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.

هر کدام از اعداد تایمینگ رم نشان دهنده چه چیزی هستند؟

بالاتر به این موضوع اشاره کردیم که روی ماژول رم‌ها 4 عدد در کنار هم نوشته شده‌اند مثل 9-9-9-24 که این عدد به این صورت است : CL-tRCD-tRP-tRAS-CMD

(CAS Latency) CL

CL یکی از مهم‌ترین پارامترها در Timing RAM است و برای همین اکثر مواقع آن را به تنهایی می‌بینید. این عبارت ساده شده‌ی عبارت Column Address Strobe Latency است و به ما نشان می‌دهد که چقدر زمان می‌برد تا رم به آن دستوری که از CPU می‌رسد جواب بدهد.

tRCD

tRCD ساده شده‌ی عبارت Row Address to Column Address Delay است. فاصله بین سطر RAS و ستون CAS را در نظر بگیرید برای بهتر متوجه شدن این موضوع، فضایی که رم در داخل خود برای ذخیره کردن اطلاعات را دارد به صورت یک جدول ماتریس در نظر بگیرید، حال آن  زمانی که هدر می‌رود تا اطلاعات در این سطر و ستون‌ها ذخیره شود را tRCD می‌گویند.

tRP

tRP ساده شده‌ی عبارت RAS Precharge است. می‌دانیم که در هر فرایند یک سری دستورات انجام می‌شود، به تاخیری که هنگام اجرا شدن یک دستور تا دستور بعدی رخ می‌دهد tRP می‌گویند.

tRAS

tRAS ساده شده‌ی عبارت Row Address Strobe است. به زمانی که لازم است تا رم بتواند دوباره در خانه‌‍‌ها دستورات خواندن ونوشتن خود را قرار دهد.

CMD

این عبارت ساده شده‌ی Command Rate است اما در بیشتر مواقع از این عبارت استفاده نمی‌شود در نتیجه حذف می‌گردد. این عبارت به ما تعداد کلاک‌هایی که یک دستور توانایی نگه داشتن آن را دارد نشان می‌دهد.

باس رم چیست و چه کاربردی دارد؟

در هر سیستم باس‌های گوناگونی هست که وظیفه‌ی آنها این است تا بین اجزای مختلف ارتباط برقرار کنند. باس پهنای باندی است که آدرس‌ها، سیگنال‌های کنترلی، داده‌ها(سیگنالهای اطلاعات) را با هم مرتبط می‌کند. هر قدر که تعداد باندهای ارتباطی زیادتر باشد سرعت ارائه‌ هم بالاتر می‌رود.

باس کامپیوتر به دو بخش خارجی و داخلی قسمت می‌شوند:

• باس خارجی برای اتصال‌های خارجی مثل پرینتر و غیره هستند (درگاه‌های الکترونیکی)
• باس داخلی هم همانطور که از نامش پیداست برای اتصال‌های داخل سیستم استفاده می‌شود.

باس رم نمونه‌ای از باس داخلی است که بین CPU و حافظه رم ارتباط برقرار می‌کند.

سرعت رم چیست؟

فرکانس از عوامل بسیار مهم و تاثیرگذار بر روی کارایی و سرعت رم می‌باشد اما تنها دلیل آن نیست. عوامل گوناگونی در سرعت رم تاثیر دارند از جمله اینکه رم تک کاناله باشد یا دو کاناله، این که رم یک خنک کننده‌ی مناسب داشته باشد و حتی ظرفیت حافظه هم در افزایش سرعت سیستم تاثیر گذار هستند، همچنین نسل رم هم روی سرعت آن تاثیر دارد و در واقع از عوامل مهم است. پس یادمان باشد برای افزایش سرعت سیستم‌مان به پارامترهای مختلف هم نگاهی بیندازیم و تاثیر آن را بر روی افزایش سرعت سیستم‌مان بسنجیم تا سیستمی با سرعت بالاتر و کارایی بهتر متناسب با کارهایمان داشته باشیم.

نکاتی در مورد فرکانس و تأخیر رم

دو فاکتور مهم که در انتخاب رم مناسب بسیار مهم هستند، فرکانس رم و تأخیر آن است. فرکانس رم همان سرعت کلاک است که بر حسب مگاهرتز بیان می‌شود. آخرین نسل‌های رم DDR4 با حداقل فرکانس حدود 2400 مگاهرتز کار می‌کنند. گیمرها به حافظه‌ای با فرکانس بیشتر نیاز دارند مثلاً 3200 یا 4800 مگاهرتز.

سرعت کلاک فاکتور مهمی برای گیمرها است، اما عامل مهم دیگری که باید در هنگام خرید رم در نظر گرفت تأخیر است. تأخیر زمان بین وارد شدن یک فرمان در حافظه و اجرای آن است. هرچه تأخیر کمتر باشد، رم کامپیوتر به خصوص در اجرای بازی‌ها، عملکرد بهتری دارد. تأخیر به صورت توالی اعداد روی ماژول رم نوشته می‌شود و هرچه عدد آن کمتر باشد، بهتر خواهد بود.

چه مقدار رم برای شما مناسب است؟

مقدار رم مورد نیاز بستگی به کاری دارد که کاربر با کامپیوتر انجام می‌دهد. به عنوان مثال، هنگام ویرایش ویدیو، توصیه می‌شود که حداقل 16 گیگابایت رم را در نظر بگیرید، هرچند که رم بیشتر مطلوب‌تر است.

برای ویرایش عکس با استفاده از فتوشاپ، توصیه می‌شود که سیستمی با حداقل 3 گیگابایت رم داشته باشید. با این حال، اگر کاربر هم‌زمان با سایر برنامه‌ها نیز کار کند، حتی 8 گیگابایت رم هم ممکن است پاسخگو نباشد.

در ادامه توصیه‌هایی برای هر سیستم عامل یا سخت‌افزار کامپیوتر PC ارائه می‌شود:

• 4 گیگابایت رم: اگر از سیستم خود برای جستجو در وب، کار با برنامه‌های استاندارد آفیس و انجام ویرایش‌های سبک عکس استفاده می‌کنید، با 4 گیگابایت رم مشکلی نخواهید داشت.
• 8 گیگابایت رم: کسانی که چندین برنامه را با هم اجرا می‌کنند یا گیمرهای غیرحرفه‌ای باید کامپیوتری با 8 گیگابایت رم انتخاب کنند.
• 16 گیگابایت رم و بالاتر: انجام عملیات پردازشی و گرافیکی فشرده هستند، مانند بازی‌های گرافیکی، ویرایش ویدیو، برنامه‌نویسی، یا اجرای هم‌زمان این عملیات به رم 16 گیگابایت نیاز خواهد داشت. اگر کاربرد شما از کامپیوتر فراتر از این سه مورد است، رم بالاتر از 16 گیگابایت انتخاب مناسبی برای شماست.

اگر رم کامپیوتر کافی نباشد چه اتفاقی می‌افتد؟

• هنگامی که داده‌های پردازشی و محاسباتی از ظرفیت حافظه سیستم شما بیشتر شود، سیستم عامل باید یک برنامه کاربردی یا اپلیکیشن در حال اجرا را انتخاب کرده و آن را به هارد دیسک منتقل کند.
• در همین حین اگر به آن برنامه برگردید، قبل از اینکه بتوانید با آن کار کنید، باید اطلاعات لازم برای اجرای آن بازیابی شود. این عملیات paging نام دارد و یک فرآیند زمان‌بر است که باعث بروز تأخیر و افت عملکرد سیستم در حین اجرای برنامه‌ها خواهد شد.
• البته روش‌های پاک‌سازی رم کامپیوتر نیز وجود دارد که می‌توان از آن‌ها برای افزایش سرعت و ظرفیت رم استفاده کرد. معمولاً یک سری برنامه‌های پس‌زمینه در هنگام بوت شدن سیستم و یا حین کار با کامپیوتر وجود دارند که فضای رم را اشغال می‌کنند.
• با کمک روش‌های پاک کردن حافظه کش رم، می‌توان این برنامه‌ها را غیرفعال کرد. علاوه بر این، برنامه‌ها و ابزارهایی برای بهبود عملکرد رم کامپیوتر و حذف خودکار برنامه‌های پس‌زمینه غیرضروری وجود دارد، مانند Avast Cleanup، که می‌توان از آن‌ها نیز استفاده کرد.

جمع بندی

در این مقاله به بررسی وظیفه رم کامپیوتر، انواع رم و فاکتورهای مهم در انتخاب رم مناسب پرداختیم. نقش رم در کامپیوتر به خصوص در اجرای بازی‌ها و برنامه‌های پردازشی سنگین بسیار مهم است.

به دلیل اهمیت رم در ذخیره موقت داده‌های پردازشی CPU، ظرفیت‌ها و سرعت‌های مختلفی از آن ارائه شده است و عملکرد رم با توسعه سخت‌افزارهای کامپیوتر، بهبود یافته است.

وظیفه رم کامپیوتر به اندازه‌ای است که طراحان و سازندگان صنعتی همواره به دنبال فناوری‌های جایگزین هستند که هم از سرعت بیشتری برخوردار باشد و هم با مصرف توان کمتر، عملکرد کلی سیستم را بهینه کند