فصل چهارم حافظه اصلی یا اولیه (Primary) یا (Main)

دوره مونتاژ و ارتقا کامپیوتر، نصب و کار با سیستم عامل ویندوز و نرم افزارهای سیستمی

برای ثبت نام در این دوره به مجتمع آموزشی امام علی ع در اراک به آدرس خیابان محسنی ابتدای کوچه محسنی مجتمع آموزشی امام علی ع مراجعه فرمائید.

…………………

اهداف یادگیری

نقش حافظه در سیستم

شناخت انواع حافظه

ساختار پیشنهادی فصل چهارم حافظه‌ها – Memory

مقدمه و اهمیت حافظه در سیستم کامپیوتری

حافظه نقش ذخیره‌سازی موقت و دائم داده‌ها را دارد.

بدون حافظه، پردازنده نمی‌تواند دستورات و داده‌ها را نگه دارد یا پردازش کند.

انواع حافظه‌ها

حافظه اصلی (Main Memory)

حافظه کش (Cache Memory)

حافظه ثانویه (Secondary Storage)

حافظه RAM انواع و عملکرد

حافظه با دسترسی تصادفی (Random Access Memory)

حافظه‌ای فرار که پس از خاموش شدن برق اطلاعاتش از بین می‌رود

DRAM،SRAM

نقش RAM در سرعت اجرای برنامه‌ها

حافظه ROM و کاربردهایش

حافظه فقط خواندنی (Read-Only Memory)

اطلاعات در آن ثابت و غیرقابل تغییر است، شامل BIOS یا Firmware

حافظه Cache و تاثیر آن روی سرعت پردازش

حافظه‌ای بسیار سریع بین CPU و RAM

کاهش زمان دسترسی به داده‌های پرتکرار

سطوح کش: L1، L2، L3

تفاوت‌ها و مقایسه انواع حافظه‌ها

سرعت، ظرفیت

هزینه، نوع کاربرد

نکات مهم در انتخاب حافظه مناسب

ظرفیت مناسب با نیاز سیستم

نوع حافظه

سرعت حافظه و پهنای باند

تمرین و سوالات پایانی

تفاوت RAM و ROM چیست؟

چرا حافظه کش سرعت سیستم را بالا می‌برد؟

تاثیر ظرفیت و سرعت RAM روی عملکرد کامپیوتر چیست؟

مقدمه و اهمیت حافظه در سیستم کامپیوتری

برای اینکه بتوانید اطلاعات خود را ذخیره کنید، نیاز به حافظه دارید حافظه های اصلی برای نگهداری اطلاعات شخصی نیستند و برای روشن شدن کامپیوتر و کار کردن کامپیوتر به آن نیاز دارید اما حافظه های ثانویه و جانبی برای ذخیره سازی اطلاعات شخصی و سیستم عامل و برنامه ها می باشند یعنی ویندوز و فتوشاپ روی حافظه های ثانویه می باشند و با روشن شدن کامپیوتر بخشی از سیستم عامل به حافظه Ram و کش و… منتقل شده و اجرا می شود و با اجرای فتوشاپ بخشی از این نرم افزار به حافظه اصلی منتقل می شود تا اجرا شود به طور کلی حافظه اصلی کامپیوتر برای کار کامپیوتر است و حافظه ثانویه و جانبی برای نگهداری برنامه ها و سیستم عامل و داده های شخصی، حافظه‌ها وظیفه ذخیره و بازیابی داده‌ها در کامپیوتر دارند.

انواع حافظه‌ها

حافظه ها به طور کلی به دو دسته تقسیم می شوند حافظه های اصلی یا اولیه و حافظه های ثانویه یا جانبی، که حافظه های اصلی برای راه اندازی کامپیوتر و کار کامپیوتر مورد استفاده قرار می گیرند و حافظه های جانبی برای نگهداری برنامه ها و سیستم عامل و اطلاعات کاربر استفاده می شوند.

اصلی یا اولیه (Primary) یا (Main)

جانبی ثانویه (Secondary)

محل قرارگیری	توضیح	نوع حافظه
درون کیس	RAM، ROM، Cache		اصلی یا اولیه (Primary)
درون کیس	HDD، SSD، Optical Disk	داخلی (Internal)	جانبی یا ثانویه (Secondary)
بیرون کیس	USB Flash، Tape, Cloud Storage	خارجی (External)	جانبی یا ثانویه (Secondary)

انواع مختلف حافظه‌ها با ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوت وجود دارند.

حافظه اصلی یا Main Memory یا Memory Primary

حافظه های اصلی برای راه اندازی کامپیوتر و کار کامپیوتر مورد استفاده قرار می گیرند، حافظه ROM برای بوت شدن و روشن شدن کامپیوتر کاربرد دارد و حافظه Cache و RAM برای کار کردن کامپیوتر لازم است، زمانی که پردازنده مجبور باشد برای دسسترسی به اطلاعات به طور دائم از حافظه های جانبی یا ثانویه استفاده نماید طبیعتاً سرعت عملیات آن کند خواهد شد. زمانی که در حافظه های دائمی مانند هارد اطلاعاتی موجود باشد که پردازنده بخواهد از آنها استفاده نماید باید اطلاعات فوق از طریق حافظه RAM در اختیار پردازنده قرار گیرد و سپس اطلاعات مورد نیاز خود را در حافظه Cache و دستور العمل های خاص عملیاتی را در رجیسترها ذخیره کند.

تمام عناصر سخت افزاری و نرم افزاری با یکدیگر کار می کنند و از زمانی که سیستم روشن می شود و تا زمانی که خاموش می شود، پردازنده به صورت دائم و پیوسته از حافظه استفاده می کند.

حافظه های اصلی در انواع مختلفی وجود دارند مانند:

کاربرد	محل قرارگیری	مخفف عبارت	انواع	قابلیت خواندن و نوشتن
بوت کردن	روی مادربرد	Read Only Memory	PROM، EPROM،EEPROM	فقط خواندنی (در شرایط عادی)	ROM
افزایش سرعت کار	درون CPU			خواندنی و نوشتنی	Cache
آماده کردن داده ها برای CPU	روی مادربرد	Random Access Memory	SRAM, DRAM	خواندنی و نوشتنی	RAM

حافظه ROM

این نوع حافظه در زمان خاموش شدن رایانه داده هایش را از دست نمی دهد و به صورت یک آی سی یا دو آی سی روی مادربرد لحیم شده است و در این حافظه، نرم‌افزار POST قرار دارد که وظیفهٔ آن تست قطعات اصلی کامپیوتر و راه‌اندازی سیستم می‌باشد. این نرم افزار به صورت دائمی و ماندگار روی این حافظه قرار دارد و برنامه‌های اولیه سیستم مثل BIOS را در خود دارد و به نام Firmware یا میان افزار هم شناخته می شود

انواع ROM

حافظه رام انواع مختلفی دارد:

PROM

این چیپ ها که از نوع رام می باشند در ابتدای ساخت خالی و هیچ داده ای در آن نیست و خام هستند و باید با داده هایی که می خواهید آنرا برنامه ریزی کنید.

EPROM

EPROM در واقع مخفف Erasable Programmable Read Only Memory می باشد، EPROM یک نوع حافظه دائمی است که بر خلاف PROM که نسخه قبلی آن می باشد امکان پاک کردن و برنامه ریزی مجدد را دارد که برای پاک کردن آن باید آنرا از روی مادربرد برداشته و زیر نور ماوراءبنفش به مدت چندین دقیقه قرارداد تا پاک شود و سپس توسط دستگاه پروگرامر آنرا برنامه ریزی کرد.

EEPROM

EEPROM نسخه جدیدتر EPROM می باشد، EEPROM مخفف Electrically EPROM می باشد مانند EPROM می باشد با این تفاوت که به جای نور ماوراءبنفش برای پاک کردن با اعمال یک ولتاژ به پایه های آن می توان محتویات آنرا پاک کرد و دوباره بر روی آن داده مورد نظر را نوشت.

Flash memory

این وسیله نمونه ای از حافظه ها می باشند که می توان هم روی آن نوشت و هم از روی آن خواند با این تفاوت که برای نگهداری اطلاعات به برق نیاز ندارند فلش مموری هایی که به پورت USB متصل می شوند را می شناسید این حافظه ها برای اولین بار روی مادربرد به عنوانBIOS استقاده شدند و مشکلات EPROM را که نیاز به جدا سازی و برنامه ریزی داشتند را حذف کردند.

ارتقاء بایوس

در قدیم پروسه ارتقاء بایوس امری تخصصی بود چون باید آی سی بایوس از روی مادربرد جدا می شد و پاک میشد و مجدداً برنامه ریزی می شد اما امروز به لطف وجود فلش مموری های که به صورت یک آی سی روی مادربرد لحیم شده و توسط کارخانه سازنده مادربرد از قبل برنامه ریزی شده است به سادگی می توان وارد بایوس شد و ارتقاء بایوس را انجام داد، توجه کنید در حین ارتقاء بایوس نباید برق سیستم قطع شود یا سیستم را خاموش یا ری استارت کرد چون ممکن است داده ها درست در بایوس ننشیند و مادربرد دیگر روشن نشود به همین دلیل فقط درصورت نیاز بایوس را ارتقاء دهید. البته توجه کنید این مشکل توسط تعمیرکاران قابل حل است.

حافظه کش

حافظه کش ، حافظه کوچکی که بین پردازنده و RAM قرار دارد و 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 پس هدفش کاهش زمان دسترسی CPU به داده‌های پرتکرار است، 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.

انواع حافظه Cache

سطح	موقعیت	سرعت	ظرفیت
L1	داخل هسته CPU و درون CPU	بسیار سریع	کم
L2	نزدیک CPU در چیپ و درون CPU	سریع	بیشتر
L3	بین چند هسته CPU و درون CPU	کندتر از L1/L2	بیشتر

کش به طور معمول به چند سطح تقسیم می‌شود:

L1 Cache درون پردازنده، بسیار سریع ولی حجم کم (مثلاً 32 کیلوبایت)

L2 Cache نزدیک به پردازنده، کندتر و بزرگ‌تر (مثلاً 256 کیلوبایت)

L3 Cache مشترک بین چند هسته، بزرگ‌تر (مثلاً چند مگابایت)

کش شامل بلوک‌هایی است که داده‌های پرکاربرد را نگه می‌دارد تا پردازنده سریع‌تر به آن‌ها دسترسی پیدا کند.

ساختار سلسله‌مراتبی حافظه

Cache (L1-L2-L3) نزدیک به CPU، برای داده‌های پرتکرار

Main Memory (RAM, ROM) حافظه کاری سیستم

Secondary Storage (SSD, HDD, Cloud Storage) فضای ذخیره‌سازی دائم، بایگانی یا ذخیره‌سازی بلندمدت

حافظه‌های فرّار و غیرفرّار (Volatile vs. Non-volatile)

نوع	ماندگاری اطلاعات در صورت قطع برق	سرعت	مصرف برق
SRAM	فرّار (داده از بین می رود)	خیلی بالا	بالا
DRAM	فرّار(داده از بین می رود)	بالا	متوسط
Flash و ROM	غیرفرّار(داده از بین نمی رود)	پایین‌تر	پایین

حافظه RAM (خواندنی و نوشتنی)

پردازنده اطلاعات مورد نیاز خود را از حافظه رم دریافت می کند و عملیات لازم را انجام داده و سپس نتایج را در رم ذخیره می کند. بنابراین این نوع حافظه خواندنی و نوشتنی است. هنگامی که رایانه را روشن می کنید حافظه اصلی کنترل و تست می شود مقدار حجم تست شده روی صفحه نمایش مشاهده می شود.

حافظه رم (RAM)یک حافظه با دسترسی تصادفی (Random Access Memory) هست که توانایی نگهداری و انتقال اطلاعات با سرعت بالا را دارد، رم اطلاعات را به صورت موقت ذخیره می‌کند و یکی از تفاوت‌هایش با حافظه های جانبی (نظیر هارد دیسک و فلاپی دیسک و سی دی و دی وی دی و SSD) این است که اطلاعات در رم با قطع برق و خاموش یا ری استارت شدن کامپیوتر از بین می رود اما در حافظه های جانبی حتی با قطع برق اطلاعات در آنها ذخیره می ماند و تفاوت دیگر در اینستکه دسترسی به اطلاعات در رم بسیار سریع است در صورتی که در هارد این اتفاق به کندی انجام می‌گیرد. بطور خلاصه اینکه رم‌ اطلاعات را به صورت موقت ذخیره می‌کندد، ناپایدار هستند و با خاموش شدن سیستم اطلاعات RAM هم پاک می‌شود و حافظه رم‌ کوتاه مدت است اما سریع هستند اما حافظه های جانبی اطلاعات را به صورد دائم و بلند مدت نگهداری می کنند و باقطع برق اطلاعاتشان پاک نمی شود اما کند هستند.

ساختار و کارکرد RAM

RAM مانند میز کار برای سی پی یو است که داده‌ها و دستورات در آن به سرعت خوانده و نوشته می‌شود و به دو نوع تقسیم می شود:

SRAM (رم ایستا یا استاتیک – Static RAM) سریع‌تر و پایدارتر، اما گران‌تر.

DRAM (Dynamic RAM رم پویا یا دینامیک) نیاز به تازه‌سازی مکرر دارد.

رم استاتیک یا SRAM

رَم ایستا (SRAM) نوعی حافظه فرّار است، به این معنی که با قطع شدن برق داده‌ها را برای مدت کمی حفظ می‌کند و بلافاصله از بین می رود، معنای کلمهٔ ایستا در عنوان این حافظه نمایانگر وجه تمایز این نوع از حافظه با حافظهٔ پویا است. در حافظه پویا، با توجه به اینکه از خازن برای نگهداری داده استفاده می‌شود، عمل شارژ شدن خازن‌های دشارژ شدن دائماً در حال تکرار است.

حافظه SRAM حافظه ای با دستیابی تصادفی ایستا می باشد که در آغاز برای Cache استفاده می شد. این حافظه از چندین ترانزیستور برای هر یک از سلول های حافظه خود استفاده می نماید و هر یک از سلول های حافظه مادامی که منبع تأمین انرژی آنها فعال باشد داده های خود را ذخیره خواهد نمود. سرعت این نوع حافظه ها بسیار بالا می باشد.

دلیل این که به این حافظه استاتیک می‌گویند این است که حافظه ذخیره شده‌ی رم استاتیک برخلاف رم داینامیک نیاز به رِفرِش یا نوسازی دائمی ندارد و ظرفیت حافظه‌ی رم‌ها SRAM بسیار پایین ولی سرعت بسیار بالایی دارند و رم‌های SRAM برای اینکه کار کنند نیازمند جریان مدام و پیوسته برق هستند.

SRAMها از چندین ترانزیستور (مدارات فلیپ فلاپ) برای ذخیره سازی هر بیت بهره می‌برند و به همین دلیل بسیار گرانقیمت هستند و در رم کامپیوتر استفاده نمی شوند و در ساختارهای دیگر حافظه کامپیوتر مانند حافظه Register و Cache درون سی پی یو استفاده می شود.

بسیاری از زیر سیستم‌های صنعتی و علمی، الکترونیک خودرو و مشابه آن، دارای حافظهٔ ایستا هستند که در این دسته به آن‌ها ESRAM می‌گویند، در ابعاد کوچکتر، این حافظه‌ها حتی در اسباب بازی‌ها نیز با یک رابط الکترونیکی تعبیه شده‌اند. حافظه‌های چند مگابایتی در سیستم‌های پیچیده‌تر مانند دوربین‌های دیجیتال، تلفن‌ها همراه و کنسول‌های بازی، روترها و تجهیزات جانبی به کار می‌روند.

مزایا	معایب
سادگی – نیازی به مدار الکترونیکی برای بازیابی و نوسازی داده‌ها ندارد	هزینه زیاد
کارایی	تراکم (قطعات زیاد)
قابلیت اطمینان	انرژی مصرفی زیاد
اتلاف کم انرژی	نرخ ساعت و انرژی

میزان انرژی مصرفی این حافظه بستگی زیاد به این دارد که چه تعداد دفعات سی پی یو به این حافظه رجوع می‌کند. تاکنون روش‌های بسیاری جهت کاهش مصرف انرژی این حافظه ارائه شده‌است.

حافظه‌های ایستا در فرم دوتایی خود (اجازه خواندن حافظه و نوشتن بر روی آن را به‌طور همزمان ممکن می‌کند) در مدارهای پردازش سیگنال دیجیتال استفاده می‌شوند.

یک سلول حافظه CMOS

یک حافظه ایستایSRAM، به‌طور معمول از ۶ ماسفت(MOSFET) تشکیل شده‌است. هر بیت در هر SRAM، بر روی ۴ ترانزیستور ذخیره می‌شود (M1،M2،M3،M4) که دو معکوس کنندهٔ متقاطع را تشکیل می‌دهند. سلول مخزن دو وضعیت ثابت دارد که نمایشگر دو حالت ۱ و ۰ هستند. دو ترانزیستور اضافی کنترل دسترسی به سلول مخزن در طول فرایند نوشتن و خواندن را بر عهده دارند. علاوه بر شش ترانزیستوری که گفته شد، تراشه‌های دیگرSRAM، به ازای هر بیت ممکن است ۴، ۸، ۱۰ یا تعداد بیشتری ترانزیستور را به کار بگیرند حافظه‌های ایستای با ۴ ترانزیستور در سیستم‌های مستقل متداول هستند. این حافظه‌ها طی فرایند ویژه ای با یک لایهٔ اضافی پلی سیلیکن ساخته می‌شوند که امکان ایجاد مقاومت‌های پول_آپ با ظرفیت بالا را فراهم می‌کند، تنها ایراد حافظه‌های ایستای ۴ مقاومتی توان ایستای بالا به علت سیل جریان ثابت در ترانزیستورها است.

به طول کلی، هرچه تعداد ترانزیستورها در یک سلول کمتر باشد، سلول کوچکتر خواهد بود. از آنجایی که هزینه تولید یک ویفر سیلیکونی معمولاً ثابت است، استفاده از سلول‌های کوچکتر که موجب افزایش تعداد بیت‌ها بر روی یک ویفر می‌شود موجب کاهش هزینه هر سلول می‌شود.

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 می شونداسند یعنی هر جایی که می گویند RAM منظورشان DRAM است، حافظه دی رم جهت ذخیره اطلاعات خود از خازن استفاده می کند. خازن در حالت شارژ معادل یک است و در حالت دشارژ معادل صفر است. DRAM ها لازم است که به صورت پیوسته شارژ شوند وظیفه شارژ کردن دی رم ها بر عهده سی پی یو است و به این عمل رفرش کردن (Refresh) می گویند. این حافظه باید به طور مداوم تغذیه الکتریکی شود تا بارهای مثبت و منفی را از دست ندهد. در این حالت در فاصله زمانی متناوب عملیات بازنویسی و تجدید اطلاعات صورت می پذیرد. به عبارتی وقتی داده ای در این حافظه نوشته شود مدام باید به آن سرکشی کرد و داده نوشته شده را نوسازی و رِفرِش کرد تا آن داده درون حافظه باقی بماند وگرنه به خاطر ماهیت خازنی این داده کم کم از بین می رود یعنی علاوه بر اینکه نیاز به جریان برق مداوم و پیوسته دارد بایستی به تک تک خانه های حافظه سرکشی کرد و داده موجود در آن را نوسازی کرد و این سبب می شود این حافظه از حافظه SRAM کند تر باشد.

همچنین ظرفیت رم‌های داینامیک بسیار بالاتر از رم‌های استاتیک است برای همین بسیار مورد توجه بوده است و پیشرفت‌های زیادی را به‌همراه داشته است، همچنین DRAM نسبت به SRAM ارزان‌تر هستند.

DRAM و SRAM

ویژگی‌ها	DRAM	SRAM
ساختار	1 ترانزیستور + 1 خازن	6 ترانزیستور
سرعت	کمتر	بیشتر
چگالی	بالاتر	پایین‌تر
مصرف توان	کمتر	بیشتر
کاربرد	RAM اصلی	کش CPU

انواع DRAM

رم داینامیک با ضریب همگام‌سازی داده تکی (SDR SDRAM)

رم داینامیک با ضریب همگام‌سازی داده دوگانه DDR SDRAM، DDR2، DDR3،DDR4، DDR5

رم داینامیک با ضریب همگام‌سازی داده دوگانه گرافیکی GDDR SDRAM، GDDR2، GDDR3، GDDR4، GDDR5، GDDR6

SDR SDRAM

رم داینامیک همگام شده (Syncron)هست یعنی با فرکانس CPU با فرکانس رم همگام 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 که سرعت سیستم بالاتر می رود).

DDR SDRAM

سرعت این رم با وجود شباهت‌هایش با SDRAM ها 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 ولیDDR، 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 نمی‌کندد و نمی توان آنها را به جای هم به کاربرد و به عبارتی دیگر اگر کامپوترتان DDR3 است برای اینکه DDR4 روی آن نصب کنید باید مادربردتان را عوض کنید.

در مقایسه با DDR4، DDR5 ولتاژ حافظه را به 1.1 ولت کاهش می دهد و در نتیجه مصرف برق را کاهش می دهد. ماژول های DDR5 از تنظیم کننده های ولتاژ داخلی استفاده می کنند تا به سرعت های بالاتر برسند.

روش ECC در رم

رم‌‌ های دارای تصحیح و تشخیص خطا Error Checking and Correction (ECC)، امروزه به صورت گسترده ای در تجهیزات کامپیوتر و الکترونیک استفاده ‌می‌شوند. در رایانه‌‌های شخصی یا لپ تاپ‌‌ها استفاده از ECC اهمیت چندانی ندارد. چرا که یک خطای تک بیت در هر حافظه رم در هر ماه یک بار اتفاق ‌می‌افتد. این برای کاربر PC یعنی هنگ کردن یک برنامه، یا در بدترین حالت reboot شدن سیستم. اما در سرورها، ECC برای امنیت داده‌‌ها و روشن ماندن سرور در تمام مدت ضروری است.

یک بیت parity به صورت ECC به همراه هر 8 بیت، توانایی دریافت و بازیابی اطلاعات را به صورت همزمان دارد.

بیت توازن یا Parity

در علم کامپیوتر Parity یا بیت افزونه یا بیت توازن تکنیکی است برای بررسی اینکه اطلاعات و داده‌‌ها در طول جابجایی از مکانی در حافظه بین کامپیوترها، دچار تغییر و خطا شده است یا خیر.

از آنجا که انتقال اطلاعات از خطا مبری نیست، اطلاعاتی که دریافت ‌می‌شود در طول انتقال همیشه همانطور که فرستاده ‌می‌شود نیست. بنابراین یک بیت به عنوان بیت افزونه یا parity به همراه اطلاعات ارسال ‌می‌شود تا مشخص شود اطلاعات به درستی منتقل شده است یا خیر.

یک بیت اضافه شده به همراه گروهی از بیت‌‌ها منتقل ‌می‌شود. این بیت که گاهی check bit هم نامیده ‌می‌شود فقط برای این استفاده ‌می‌شود که تشخیص دهیم آیا بیت‌‌ها با موفقیت ارسال شده اند یا خیر.

دو نوع بیت parity وجود دارد:

Parity زوج

در داده اصلی اگر تعداد بیت‌‌ها فرد بود بیت پریتی برابر با یک ‌می‌شود تا تعداد کل بیت‌‌ها به همراه بیت پریتی عددی زوج باشد. اما اگر تعداد بیت‌‌های با مقدار یک، زوج بود، بیت parity برابر با صفر خواهد بود تا تعداد کل بیت‌‌های با مقدار یک (شامل بیت پریتی) زوج باقی بماند.

Parity فرد

در داده اصلی اگر تعداد بیت‌‌های با مقدار یک، زوج بود، بیت پریتی یک و در غیر اینصورت بیت پریتی صفر خواهد بود. در این صورت تعداد کل بیت‌‌های با مقدار یک به همراه بیت پریتی مقداری فرد خواهد ماند.

داده اصلی	Parity زوج	Parity فرد
۰۰۰۰۰۰۰۰	۰	۱
۰۱۰۱۱۱۰۱	1	0
۰۰۰۰۰۰۰۱	1	0
۰۱۰۱۰۱۰۱	0	1
۱۱۱۱۱۱۱۱	0	1

وقتی اطلاعات دریافت شد، تمامی بیت ها به همراه بیت پریتی چک خواهند شد که تعداد آن فرد است یا زوج. اگر خطایی رخ داده باشد سیستم خطا را تشخیص خواهد داد یعنی وقتی پریتی زوج است به داده نگاه می کند انتظار دارد زوج تا یک در داده وجود داشته باشد. توجه کنید که داده اصلی اگر 8 بیت است 9 بیت ارسال می شود و محاسبات روی 9 بیت انجام می شود و بیت پریتی پس از تائید و صحت اطلاعات حذف می شود.

پیدا کردن خطا

توضیح بالا نشان ‌می‌دهد که بیت parity چطور قادر به شناسایی خطاست. برای مثال اگر اطلاعات با پریتی زوج منتقل شده باشند و اطلاعات دریافتی فرد باشد قطعا اطلاعات دریافتی دچار خطا شده است. یعنی یکی از بیت‌‌ها در طول انتقال عوض شده است. البته روش دریافت خطا از طریق بیت parity عاری از اشتباه نیست. چرا که اگر دو بیت در طول انتقال تغییر کرده باشد این روش قادر به دریافت خطا نیست.

برای کامپیوترهای شخصی این روش مفید است اما برای اطلاعاتی که توسط سیستم‌‌های کامپیوتری بزرگ منتقل ‌می‌شود و اطلاعات مهم است تا سه بیت برای دریافت خطا با اطلاعات ارسال ‌می‌شود.

چک کردن خطا بوسیله parity همچنین درارتباط بین دو مودم نیز استفاده ‌می‌شود در اینجا parity میتواند زوج یا فرد باشد. همچنین انتقال اطلاعات ‌می‌تواند بدون پریتی منتقل شود و از راههای دیگر تشخیص خطا در انتقال اطلاعات استفاده شود.

جدول درستی گیت XOR دو ورودی به صورت زیر است.

Q	B	A
0	0	0
1	1	0
1	0	1
0	1	1

عمل XOR یک عمل منطقی است که اگر دو ورودی با هم متفاوت باشند، یعنی یکی صفر و دیگری یک باشد، خروجی برابر با ۱ و اگر هر دو هم‌زمان ۰ یا ۱ باشند، خروجی برابر با ۰ خواهد بود. می‌توان گفت که گیت XOR یک گیت فرد است نه زوج. به این معنی که اگر تعداد فردی از ورودی‌ها در سطح ۱ منطقی باشند، خروجی برابر با ۱ می‌شود.

توانایی گیت XOR در مقایسه سطح منطقی دو ورودی و تولید خروجی متناظر با شرایط ورودی‌ها، در مدارات منطقی محاسبه‌ای بسیار مفید است. تابع منطقی که گیت XOR تولید می‌کند به این صورت است: A یا B، اما نه هر دو. تعداد ورودی‌های گیت XOR می‌تواند هر تعدادی باشد. در شکل زیر نماد مداری گیت XOR سه ورودی نشان داده شده است.

گیت XOR سه ورودی

جدول درستی گیت XOR سه ورودی به صورت زیر است.

خروجی و نتیجه	داده سوم	داده دوم	داده اول
0	0	0	0
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	0	0
1	0	0	1
0	1	0	1
0	0	1	1
1	1	1	1

تمام رم های DDR5 دارای کد تصحیح خطای on-die هستند که خطاها را قبل از ارسال داده ها به CPU شناسایی و تصحیح می کند تا قابلیت اطمینان را بهبود بخشد و تراشه های رم متراکم تر را فراهم کند که میزان نقص هر تراشه را کاهش می دهد. با این حال، کد تصحیح خطای on-die با حافظه ECC واقعی با تراشه های تصحیح داده اضافی در ماژول حافظه یکسان نیست. هنوز هم در رم های DDR5 انواع غیر ECC و ECC وجود دارد. انواع ECC دارای خطوط داده اضافی به CPU برای ارسال داده های تشخیص خطا هستند.

هر DDR5 دارای دو کانال مستقل است. نسل های قبلی DDR فقط دارای یک کانال و یک گذرگاه CA (Command/Address) بودند که کل ماژول حافظه را با 64 (برای غیر ECC) یا 72 (برای ECC) خط داده کنترل می کرد. هر دو کانال در DDR5 هر کدام گذرگاه CA خاص خود را دارند که 32 بیت را برای حافظه غیر ECC و 36 یا 40 خط داده را برای حافظه ECC کنترل می کنند که در نتیجه تعداد کل 64، 72 یا 80 خط داده است. عرض گذرگاه کاهش یافته اما با دو کانال مستقل جبران می شود که حداقل اندازه 64 بایت را حفظ می کند که با اندازه پهنای باند کش مورد استفاده در سی پی یو مطابقت دارد.

DDR5 همچنین نرخ تازه سازی را از 64 میلی ثانیه به 32 میلی ثانیه در هنگام کار در دمای بالای 85 درجه سانتیگراد کاهش داد.

رم های Registered و Unbuffered

رم‌های Registered (RDIMM) و Unbuffered (UDIMM) تفاوت‌های اساسی دارند که آن‌ها را برای کاربردهای مختلف مناسب می‌کند.

RDIMM‌ها دارای یک رجیستر (یا بافر) بین ماژول حافظه و کنترلر حافظه هستند که به کاهش بار الکتریکی روی کنترلر حافظه کمک می‌کند، در حالی که UDIMM‌ها مستقیماً با کنترلر حافظه در ارتباط هستند و هیچ رجیستری بین ماژول حافظه و کنترلر حافظه وجود ندارد. این ساختار باعث می‌شود RDIMM‌ها پایداری و قابلیت اطمینان بیشتری داشته باشند و به همین دلیل در سرورها و سیستم‌های با کارایی بالا که نیاز به پایداری بیشتری دارند، استفاده شوند.

Form Factor در RAM

فرم فاکتور منظور شکل ظاهری می باشد همانگونه که در مادربرد انواع فرم فاکتور را داشتیم در رم هم فرم فاکتور های مختلفی برای رم عرضه شده که شکل ظاهری رم را نشان می دهد، DIMM کوتاه شده عبارت Dual In-line Memory Module می باشد و عبارت DIMM شکل حافظه را نشان می‌دهد که در کامپیوتر های شخصی دسک تاپ کاربرد دارد و اغلب رم هایی که می بینید دیم هستند.

DIMM

معمول‌ترین فرم فاکتور مورد استفاده در اسمبل کامپیوترهای رومیزی یا به‌عبارتی‌دیگر دسکتاپ‎ها به شمار می‌رود. این دسته از ماژول‌ها بر طبق استاندارد جهانی JEDEC از ابعاد طولی 133.35 میلی‌متر (5.25 اینچ) برخوردار می‌باشند تا در شکاف‌های مادربردهای رایانه‌های شخصی رومیزی نصب شده و سازگاری با آن‌ها را ارائه دهند. اگرچه نسل‌های مختلف ماژول‌های رم نظیرDDR2، DDR3، DDR4 و DDR5 به دلیل قرارگیری در دسته حافظه‌های DIMM همگی از ابعاد طولی یکسانی با یکدیگر برخوردار می‌باشند، تفاوت در تعداد پین‌های اتصالی، استانداردهای انتقال دیتا و … آن‌ها را با یکدیگر ناسازگار کرده و امکان استفاده هم‌زمان در کنار یکدیگر را از بین برده است؛ به بیانی دیگر مادربردی که دارای شکاف‌های رم نسل DDR4 است نمی‌تواند میزبان ماژول‌های رم DDR3 بوده و بالعکس، بنابراین توجه به نسل محصولی که قصد خریداری نمودن آن را دارید جهت فراهم آوردن سازگاری با مادربرد لازم و ضروری بوده و صرف DIMM بودن آن کافی نخواهد بود.

SODIMM

SODIMM مخفف Small Outline Dual Inline Memory Module است و اصطلاح فنی برای ماژول‌های RAM لپ تاپ، مینی پی سی ها، نوت بوک و برخی کامپیوتر های آل این وان است. تفاوت این دو صرفاً فیزیکی است. رم‌ها با فرمتSO-DIMM، طوری طراحی شده‌اند که فضای کمتری را اشغال کنند و بتوانند در تجهیزات کوچکی مانند لپ‌تاپ‌ها استفاده شوند.

Small Outline DIMM (SO-DIMM) یعنی «ماژول حافظه با ابعاد کوچک‌تر از DIMM معمولی، کلمه‌ی Outline به معنی «خط بیرونی» یا «شمای کلی» است؛ در واقع اشاره دارد به ابعاد، فرم ظاهری و جایگاه پین‌ها روی برد حافظه؛

در مقایسه با DIMMهای بزرگ‌تر که برای کامپیوترهای رومیزی استفاده می‌شوند، SO-DIMMها ابعاد کوچکتری دارند و برای لپ‌تاپ‌ها و دستگاه‌های کوچک طراحی شده‌اند؛

ماژول‌های SO-DIMM در مقایسه با DIMM تقریباً از ابعاد طولی نصف (69.6 در مقایسه با 133.35 میلی‌متر) بهره برده و عرض آن‌ها نیز ثابت و برابر با 30 میلی‌متر می‌باشد تا فضایی کمتر از مادربرد را اشغال نمایند.

نوع رم	DIMM	SO-DIMM
SDR	DIMM 168 pins	SO-DIMM 100/144 pins
DDR	DIMM 184 pins	SO-DIMM 200 pin
DDR2	DIMM 240 pins	SO-DIMM 200 pin
DDR3	DIMM 240 pins	SO-DIMM 204 pins
DDR4	DIMM 288 pins	SO-DIMM 260 pins

تشخیص نوع فرم فاکتور رم

در تنظیمات تسک منیجر در بخش پرفورمنس بخش Memory را انتخاب کنید و در پایین سمت راست تصویر Form Factor رم را ببینید.

کدام سریع‌تر است؟ DIMM یا SODIMM؟

اکنون که در مورد هر دو نوع ماژول حافظه می‌دانید، وقت آن است که به شما بگوییم که کدام یک از آن‌ها کندتر است. پاسخ ساده به این سوال این است که DIMM سریع‌تر از SODIMM است. به عنوان مثال، یک DDR3-SODIMM می‌تواند تا 14 خط آدرس را در هر کانال حافظه مشخص کند.

از سوی دیگر، یک DDR3-DIMM می‌تواند تا 16 خط آدرس مشابه را در هر کانال حافظه مشخص کند. از این رو، بدون هیچ شکی می‌توان ادعا کرد که SODIMM کندتر از DIMM است.

رم آنبرد (RAM OnBoard)

رم آنبرد، آن دسته از رم هایی هستند که با لحیم به مادربرد لپ تاپ سیستم متصل شده‌اند. تشخیص آنها بر روی مادربرد اغلب ساده است، معمولاً در نزدیکی اسلات های رم قرار دارند.

رم غیر آنبرد

رم غیرآنبرد هم آن دسته از رم هایی هستند که از طریق اسلات که به مادربرد متصل می‌شوند.

با قابلیت ارتقاء رم در هنگام خرید لپ تاپ دقت کنید چون یکی از مهمترین المانهایی که در ارتقا شرکت داده می شوند RAM ها هستند.

فرکانس حافظه و باس رم دو مفهوم مختلف

فرکانس حافظه (Memory Clock Speed)

این فرکانس به عنوان سرعت انتقال داده‌ها بین واحدهای حافظه در سیستم شما شناخته می‌شود. این فرکانس به هر ثانیه اندازه گرفته می‌شود و معمولاً به مگاهرتز (MHz) اندازه گرفته می‌شود. افزایش فرکانس حافظه می‌تواند سرعت عملکرد سیستم شما را بهبود ببخشد. برای مثال، اگر حافظه‌ای با فرکانس 2400 مگاهرتز داشته باشید، این به این معنی است که داده‌ها با سرعت 2400 مگاهرتز بین حافظه و دیگر مؤلفه‌های سیستم جابجا می‌شوند.

باس رم (RAM Bus)

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 و باس رم به نحوه‌ی اتصال حافظه RAM به مادربرد (motherboard) و پردازنده (CPU) اشاره دارد. معمولاً نوع و سرعت باس رم به شکلی مشخص بر روی مادربردها تعریف می‌شود. مثلاً DDR4-3200 به این معنی است که این حافظه از تکنولوژی DDR4 است و با فرکانس 3200 مگاهرتز کار می‌کند.

در کل، فرکانس و باس رم تاثیر مهمی بر روی عملکرد سیستم دارند، اما باید توجه داشت که افزایش فرکانس حافظه بدون بهبود در سایر مؤلفه‌های سیستم ممکن است بهره‌وری کمی داشته باشد.

تعداد کانال‌های حافظه RAM

تعداد کانال‌های حافظه RAM در یک سیستم توسط تعداد اسلات‌های حافظه و مدل مادربورد مشخص می‌شود. تک کاناله (Single Channel)، دو کاناله (Dual Channel)، چهار کاناله (Quad Channel) و بیشتر از این (Multi-Channel) از جمله انواع تنظیمات حافظه هستند که ممکن است در مادربوردها پشتیبانی شود.

تک کاناله (Single Channel):

در تک کاناله، سیستم تنها از یک کانال حافظه برای دسترسی به حافظه RAM استفاده می‌کند. این حالت رایج‌ترین حالت حافظه در سیستم‌های معمولی است و معمولاً وقتی یک ماژول حافظه در یک اسلات حافظه نصب می‌شود، از این حالت استفاده می‌شود.

دو کاناله (Dual Channel):

در حالت دو کاناله، دو ماژول حافظه در دو اسلات مخصوص به هم وصل می‌شوند. این حالت افزایش عملکرد حافظه را فراهم می‌کند و به دسترسی همزمان به دو کانال حافظه اجازه می‌دهد.

Dual Channel یعنی کنترلر حافظه (Memory Controller) به طور همزمان از دو کانال داده‌ای جدا برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند، در نتیجه پهنای باند حافظه تقریباً دو برابر می شود.

معمولاً رم‌ها به صورت تک کاناله (Single Channel) عمل می‌کند و داده‌ها از یک کانال انتقال پیدا می‌کند.

وقتی رم‌ها به صورت Dual Channel نصب شوند، داده‌ها روی دو کانال مجزا فرستاده و دریافت می شوند.

این کار باعث افزایش سرعت و کارایی حافظه مخصوصاً در کارهای سنگین مثل گرافیک، بازی، و محاسبات علمی می شود.

نکات نصب:

مادربرد و پردازنده باید پشتیبانی از Dual Channel داشته باشند.

رم‌ها باید در اسلات‌های مخصوص (معمولاً زوج‌های رنگی) نصب شوند.

کنترلر حافظه داده‌ها رو به دو بخش تقسیم می‌کند و همزمان روی دو کانال ارسال و دریافت می‌کند.

مزایای Dual Channel:

افزایش پهنای باند حافظه تقریباً دو برابر نسبت به Single Channel

بهبود عملکرد در برنامه‌هایی که به سرعت دسترسی حافظه وابسته‌اند

کاهش تنگناهای سرعت در پردازش داده‌ها

Dual Channel صرفاً به معنی داشتن دو رم نیست؛ باید در اسلات‌های درست و مطابق مادربرد قرار گیرند.

فرض کن یک جاده دو خطه داری (Dual Channel) به جای یک خطه (Single Channel).

با دو خط، ماشین‌ها می‌تونن همزمان از دو مسیر حرکت کنن، سرعت عبور خودروها (داده‌ها) دو برابر می شود.

خیر، همه مادربردها قابلیت Dual Channel ندارند.

نکات مهم درباره پشتیبانی Dual Channel در مادربرد:

نسل و مدل مادربرد

مادربردهای جدیدتر و میان‌رده به بالا معمولاً Dual Channel را پشتیبانی می‌کندد. مادربردهای خیلی قدیمی یا ارزان‌قیمت ممکن است فقط Single Channel باشند.

نوع چیپ‌ست

(Chipset)
چیپ‌ست مادربرد باید از قابلیت Dual Channel پشتیبانی کند. این موضوع معمولاً در مشخصات فنی مادربرد ذکر می‌شود.

تعداد اسلات رم

حداقل باید دو اسلات رم وجود داشته باشد تا بتوان Dual Channel را فعال کرد.

نصب رم‌ها در اسلات مناسب

حتی اگر مادربرد از Dual Channel پشتیبانی کند، باید رم‌ها را در اسلات‌هایی که در دفترچه مادربرد مشخص شده‌اند، نصب کنید (معمولاً زوج‌های رنگی).

اگر مادربرد از Dual Channel پشتیبانی نکند:

رم‌ها به صورت Single Channel کار می‌کند و سرعت انتقال داده کمتر خواهد بود.

اما سیستم همچنان قابل استفاده است، فقط پهنای باند حافظه محدودتر خواهد بود.

در این حالت پهنای باند داده افزایش پیدا می کند؟

وقتی Dual Channel فعال باشد، پهنای باند داده تقریبا دو برابر می شود.چون داده‌ها به صورت همزمان از دو کانال جداگانه به حافظه و از حافظه به پردازنده منتقل می شوند.

مثال ساده:

فرض کن پهنای باند یک کانال حافظه ۱۲۸ بیت باشد؛

با Dual Channel، دو کانال کنار هم قرار می‌گیرن و پهنای باند به ۲۵۶ بیت می‌رسه؛

یعنی سرعت انتقال داده تقریبا دو برابر می شود.

تاثیر توی کارایی:

در کارهای سنگین مثل ویرایش ویدیو، بازی‌های پیشرفته، برنامه‌های مهندسی و محاسبات علمی، افزایش پهنای باند خیلی حس می شود.

توی کارهای سبک‌تر مثل وب‌گردی یا آفیس، تاثیر کمتر ولی باز هم بهبود عملکرد هست.

چهار کاناله (Quad Channel):

در حالت چهار کاناله، چهار ماژول حافظه در چهار اسلات مخصوص به هم وصل می‌شوند. این حالت برای سرورها و سیستم‌هایی با نیاز بالا به حافظه مورد استفاده قرار می‌گیرد و به عملکرد حافظه بسیار کمک می‌کند.

بیشتر از چهار کانال (Multi-Channel):

برخی مادربوردها از بیشتر از چهار کانال حافظه پشتیبانی می‌کندد، به عنوان مثال، مادربوردهای سروری با تعداد بیشتری اسلات حافظه که به صورت همزمان با هم کار می‌کندد.

تعداد کانال‌های حافظه تأثیر مستقیمی بر عملکرد سیستم دارد. افزایش تعداد کانال‌ها می‌تواند سرعت دسترسی به حافظه و توانایی انتقال داده‌ها را افزایش دهد. با این حال، برای بهره‌وری کامل از تعداد کانال‌های حافظه، ماژول‌های حافظه باید با هم سازگار و به چهارهای متوالی وصل شوند. به عنوان مثال، در حالت چهار کاناله، باید چهار ماژول حافظه با هم سازگار باشند.

توجه کنید داشتن چند اسلات RAM روی مادربرد نشانه چند کاناله بودن نیست بلکه باید اسلات ها دو به دو رنگ های متفاوت داشته باشند و یا فاصله بین آنها این را نشان دهد هر چند بهترین راه شناسایی برای اینکه مادربرد از تک کاناله یا چند کاناله پشتیبانی می کند مراجه به وب سایت سازنده مادربرد است.

پهنای باند بیتی در CPU و RAM

پهنای باند در CPU

واحد پایه در پردازنده‌ها، معمولا 64 بیت است؛بیشتر پردازنده‌های مدرن (مثل Intel Core i و AMD Ryzen) از معماری 64 بیتی استفاده می‌کند؛این یعنی پهنای باس داده داخلی CPU معمولاً 64 بیت است، یعنی در هر چرخه می‌تواند 64 بیت داده منتقل کند؛البته پهنای باس آدرس و باس‌های داخلی دیگر ممکن است متفاوت باشد.

پهنای باند در RAM

پهنای باند RAM به نسل حافظه و نوع باس آن بستگی دارد؛

هر کانال رم معمولاً 64 بیت عرض داده دارد برای یک ماژول DIMM معمولی؛

اگر یک سیستم Single Channel داشته باشد، پهنای باند داده 64 بیت است؛

با Dual Channel، پهنای باند داده به 128 بیت می‌رسد؛

سیستم‌های چهارکاناله (Quad Channel) این مقدار را به 256 بیت یا بیشتر می‌رسانند.

جمع‌بندی

CPU معمولاً 64 بیت پهنای باند دارد؛

هر کانال رم 64 بیت است؛

با فعال شدن Dual Channel، پهنای باند رم دو برابر می‌شود (128 بیت)؛

سرعت کلاک رم و نسل آن تاثیر زیادی در پهنای باند نهایی دارند.

نسل رم	سرعت کلاک (MHz)	پهنای باند هر کانال (GB/s)	پهنای باند دو کانال (Dual Channel) (GB/s)	پهنای باند چهار کانال (Quad Channel) (GB/s)
DDR3	1600	12.8	25.6	51.2
DDR4	2400	19.2	38.4	76.8
DDR5	4800	38.4	76.8	153.6

باس‌های مختلف داخل CPU و مادربرد

CPU چندین باس مختلف دارد:

باس داده (Data Bus) که معمولاً ۶۴ بیت است،

باس آدرس (Address Bus) که عرضش متفاوت است (مثلاً ۴۸ یا ۵۶ بیت در CPUهای مدرن)،

باس‌های داخلی و باس‌های فرعی که ممکن است عرض و سرعت‌های متفاوت داشته باشند.

کانال‌های حافظه متعدد و پهنای باند کلی

CPUهای جدید معمولاً از چند کانال حافظه پشتیبانی می‌کند Dual, Quad, حتی Hexa Channel

پهنای باند کلی حافظه به جمع پهنای باند همه این کانال‌ها مربوط می‌شود؛

بنابراین اگر هر کانال 64 بیت باشد، مثلاً با 4 کانال، پهنای باند 256 بیت خواهد بود.

پارت نامبر

پارت‌نامبر (Part Number) که به عنوان شماره قطعه رم نیز شناخته می‌شود، شماره معینی است که برای شناسایی و تفکیک محصولات مختلف حافظه‌های رم استفاده می‌شود. هر شرکت تولیدکننده رم ممکن است نظام خود را برای نام‌گذاری و شناسایی محصولاتش داشته باشد. این پارت‌نامبرها ممکن است شامل اطلاعاتی نظیر ظرفیت حافظه، نوع تکنولوژی مثل DDR3 یا DDR4، سرعت، تاخیر(CL) و مشخصات فیزیکی دیگر باشند.

برای یافتن پارت‌نامبر رم روی رم خود، شما باید به ترتیب مراحل زیر را انجام دهید:

برای دستیابی به پارت‌نامبر رم، رم را از مادربورد کامپیوتر خود جدا کنید، روی رم، برچسبی وجود دارد که معمولاً اطلاعات مربوط به پارت‌نامبر و مشخصات رم را شامل می‌شود. این برچسب روی یکی از سایدها ی یکی از دو صفحه رم وجود دارد، با دقت اطلاعات روی برچسب را مشاهده کنید. پارت‌نامبر معمولاً با عبارتی شبیه به “PN” یا “Part Number” شروع می‌شود و به عنوان یک رشته عددی یا حروف و اعداد مشخصات رم را نمایان می‌کند.

با استفاده از پارت‌نامبر، می‌توانید به سایت تولیدکننده رم یا بهره‌بردار سیستم خود مراجعه کرده و مشخصات دقیق رم خود را بیابید.

برند ها و شرکت های تولید کنند رَم

یک لیست کوتاه از برندهای معروف حافظه RAM عبارتند از:

Corsair

Kingston

Crucial

G.Skill

Patriot

Team Group

ADATA

HyperX

Transcend

PNY

تحلیل نوشته های روی برچسب یا لیبل یک رَم

روی یک رم عبارت زیر درج شده یا در وب سایتی که می خواهید خرید کنید این عبارت جلوی رَم نوشته شده است:

ADATA U-DIMM 16G DDR5 5600MHz SINGLE Channel Desktop RAM CL46 1.1V

شرکت سازنده: ADATA

ظرفیت: 16 گیگابایت

نوع حافظه: DDR5

فرکانس: 5600 مگاهرتز

پیکر بندی: تک کانال

کاربرد: برای کامپیوتر های دسک تاپ

پوشش خنک کننده: ندارد

قابلیت RGB : ندارد

میزان تاخیر: CL46

ولتاژ: 1.1 ولت

برای مثال “DDR-1600” و “PC3-12800”. هر دوی این عدد ها مربوط به نسل رم و سرعت انتقال آن هستند. اعداد پس از حروف “DDR” و “PC” و قبل از خط فاصله اشاره به نسل رم دارند. DDR2 از نوع PC2 و DDR3 مربوط به PC3 بوده و همچنین DDR4 نیز PC4 میباشد.

عدد پس از DDR تعداد انتقالاتی است که رم در هر لحظه میتواند انجام دهد.

برای مثال، DDR3-1600 میتواند 1600 انتقال در هر لحظه انجام دهد. واحد اندازه گیری هر یک از این اعداد مگاترنسفر Mega Transfer است.

DDR5-6400 میتواند 6400 انتقال در هر لحظه انجام دهد که بسیار سریع تر است. عدد پس از PC نیز پهنای باند تئوری را مشخص میکند، برای مثال زمانی که این عدد PC3-12800 باشد، پهنای باند 12,800 مگابایت در ثانیه است.

اورکلاک (Overclock)

رم ها را نیز میتوان مانند پردازنده و کارت گرافیک اورکلاک (Overclock) کرد.با اورکلاک کردن پهنای باند رم افزایش پیدا میکند. شرکت های سازنده رم گاهی اوقات رم های از پیش اورکلاک شده میفروشند. شما همچنین میتوانید خودتان نیز رم و یا رم های سیستمتان را اورکلاک کنید! تنها باید به این نکتها توجه داشته باشید که مادربرد شما از سرعت کلاک بالاتر پشتیبانی میکند و یا خیر.

آیا میتوانید رم های با سرعت کلاک مختلف را در کنار هم در یک سیستم قرار داد؟

بله، اما با انجام این کار، رم های دیگر نیز با سرعت رمی که سرعت کمتری دارد کار خواهند کرد.

آیا میتوانید رم های ساخته شده توسط برند های مختلف استفاده کنید؟

بله، اما انجام این کار توصیه نمیشود. با استفاده از رم های با سرعت کلاک مختلف و یا ساخته شده توسط برند های مختلف، احتمال کرش شدن و یا صفحه آبی مرگ (Blue Screen of Death) در کامپیوتر شما بیشتر میشود.

ECC
Error Correcting Code و یا همان “ECC” نوعی ماژول حافظه ی خاص است که به شناسایی و ترمیم اطلاعات خراب شده در رم میپردازد. از رم های ECC در سرور هایی که کوچک ترین خطا در آنها باعث بروز یک فاجعه و یا مشکل بزرگ میشود استفاده میشود.مادربرد های و پردازنده هایی که در بازار برای کاربران معمولی وجود دارند معمولا از رم های ECC پشتیبانی نمیکنند. تا زمانی که حتما نیاز به راه اندازی یک سرور که در آن از رم های ECC استفاده شده باشد نداشته باشید، نباید به سمت اینگونه رم ها بروید.

به چه مقدار رم نیاز دارید؟

در روزگاران قدیم، رم های با حافظه ی 640 کیلوبایت برای اکثر کاربران کافی بودند! اما در زمانی ای که گوشی های تلفن همراه نیز با حافظه های رم 4 گیگابایت و یا حتی بیشتر به بازار عرضه میشوند، و نرم افزار هایی مانند مرورگر گوگل کروم از حافظه ی رم زیاد برای کارکرد استفاده میکنند، دیگر صرفه جویی در استفاده از رم معنایی ندارد. میزان متوسط رم استفاده شده در کامپیوتر ها نیز روز به روز در حال افزایش است. برای اکثر کاربران، 4 گیگابایت رم حداقل میزان رمی است که برای یک کامپیوتر معمولی و انجام کار های ساده نیاز دارید.سیستم عامل های مختلف نیز مشخصات و میزان استفاده از رم مختلفی دارند. برای مثال، شما میتوانید ویندوز 10 را تنها در یک گیگابایت رم اجرا کنید، اما بسیار کند خواهد بود. اما توزیع های لینوکس فراوانی وجود دارند که با مقدار رم کم بسیار سریع کار میکنند. برای مثال، اگر میخواهید به صورت همزمان تعداد 6 سند ورد را باز نگه دارید و 60 تب نیز در مرورگر کروم داشته باشید، مطمئنا به 8 گیگابایت رم نیاز خواهید داشت. این قضیه برای ماشین مجازی نیز صدق میکند، 16گیگابایت رم برای استفاده اکثر کاربران کافی است.اما اگر تعداد بسیار زیادی نرم افزار میخواهید در سیستم خود باز نگه دارید و تعداد زیادی کار را به صورت همزمان انجام دهید، مقدار رم بیشتر به کارتان خواهد آمد.

تاخیر و زمان‌بندی (Timing) رم چیست؟

هر یک از اطلاعاتی که قرار است در RAM نوشته یا خوانده شود طی مدت زمان خاصی انجام می پذیرد. این کار ممکن است چند کلاک پالس طول بکشد. RAM نمی تواند این کار را به یکباره انجام دهد و فقط بخشی از اطلاعات در پالس اول وارد حافظه می شود یا از روی RAM خوانده می شود و اطلاعات بعدی در پالس های بعدی وارد RAM می شوند یا از روی آن خوانده می شوند. بنابراین هرچه این مقدار تایمینگ رم کمتر باشد سرعت پردازش بیشتر می شود. پس اگر سرعت پردازش RAM برای شما مهم است باید در هنگام خرید رم بدانید تایمینگ رم چیست و چه مفهومی دارد.

این اعداد معمولاً به این شکل نوشته میشوند: 9-10-9-27. این اعدد به معنای زمان بندی رم هستند. زمانبندی رم به منظور مشخص کردن کارکرد رم بر حسب نانوثانیه است. این عدد هر چه پایینتر باشد، سرعت انجام کار ها توسط رم افزایش پیدا میکند.

عدد اول، برای مثال 9، میزان تاخیر “CAS” میباشد. تاخیر CAS به تعداد سیکل (دوره) های کلاک برای در دسترس قرار گرفتنن اطلاعاتی که توسط کنترل (Controller) حافظه درخواست داده شده اند اشاره دارد.
احتمالا تا حالا متوجه شده باشید که رم های DDR3 اعداد زمانبندی بالاتری نسبت به رم های DDR2 دارند، طبیعتا رم های DDR4 نیز سرعت زمانبندی بالاتری نسبت به رم های DDR3 دارند. با این وجود DDR4 از DDR3 سریع تر است، که DDR3 نیز از DDR2 سریع تر میباشد.

مثال:

پایین ترین سرعتی که یک رم DDR3 میتواند با آن کار کند، 553 مگاهرتز است، که به معنای سیکل کلاک 1/53000000 و یا 1.87 نانوثانیه(NS) می باشد. با تاخیر CAS که 7 سیکل میباشد، تاخیر کلی:

1.87*7=13.09 نانو ثانیه – NS مخفف Nanoseconds

پایین ترین سرعتی که یک رم DDR4 در آن کار میکند 800 مگاهرتز است که به معنای سیکل کلاک 1/80000000 و یا 1.25 NS. میباشد. اگر مقدار CAS آن نیز 9 سیکل میباشد که بیشتر از مقدار CAS رم های DDR3 است. بنابراین تاخیر کلی میشود 1.25 X 9 =11.25 NS. که به همین دلیل است که DDR4 از DDR3 سریع تر است!

در اکثر مواقع زمانبندی و تاخیر آخرین فاکتور هایی هستند که باید به آنها توجه داشته باشید.

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.

چرا رم های جدید با وجود تایمینگ بیشتر سریع تر هستند؟

هرچه مقدار تایمینگ کمتر باشد سرعت انتقال داده ها بیشتر می شود. در رم های نسل جدید سرعت کلاک پالس افزایش پیدا کرده به همین خاطر افزایش اعداد تایمینگ تاثیری در کاهش سرعت رم های جدید ندارد. در واقع تایمینگ با سرعت کلاک پالس مرتبط است. بنابراین هرچه سرعت کلاک پالس افزایش پیدا کند با وجود بالا رفتن تایمینگ، نه تنها سرعت رم کم نمی شود بلکه بیشتر هم می شود.

……….

برای دیدن بقیه مطالب در خصوص دوره اسمبل کامپیوتر یا همان مونتاژ و ارتقاء کامپیوتر روی اینجا کلیک کنید.