مرکز دانلود خلاصه کتاب و جزوات دانشگاهی

حافظه اصلی رایانه

مقدمه

در هر کامپیوتر از مجموعه ای منابع سخت افزاری و نرم افزاری استفاده می شود که هر یک دارای جایگاه مختص به خود است. سیستم عامل، مسوولیت مدیریت منابع موجود در یک کامپیوتر را برعهده د ارد. مجموعه پتانسیل های سخت افزاری و نرم افزاری موجود و نحوه مدیریت آنان توسط سیستم عامل، میزان مفید بودن و کارایی یک کامپیوتر را مشخص می نماید.

حافظه اصلی (RAM) یکی از مهمترین منابع سخت افزاری موجود در کامپیوتر است که با توجه به نقش محوری آن در اجرای برنامه های کامپیوتری، همواره در معرض پرسش های فراوانی از جانب کاربران کامپیوتر است. به عنوان نمونه، شاید این سوال برای شما نیز مطرح شده باشد که تاثیر افزایش حافظه اصلی بر سرعت کامپیوتر چیست و در صورت افزایش حافظه اصلی، آیا کارایی سیستم نیز به همان میزان افزایش خواهد یافت؟

حافظه RAM (یا حافظه با دسترسی تصادفی) حافظه اصلی رایانه است که به عنوان یک مجموعه از نواحی کاری، هنگام استفاده از رایانه مورد استفاده قرار می گیرد.

این حافظه فهرستی از دستورالعمل ها و داده هایی که رایانه روی آنها کار می کند و همچنین نتایج حاصل از محاسبات را در خود ذخیره و نگهداری می کند.

اغلب رایانه های امروزی مبتنی بر سیستم عامل ویندوز XP دارای 256 یا 512 مگابایت حافظه اصلی است که برخی کاربران آن را تا یک یا 2 گیگابایت افزایش می دهند. با افزایش نرم افزارهای چندبندی که همزمان از منابع سخت افزاری بهره می گیرد و همچنین استفاده از نرم افزارهای امنیتی ضدویروس و دیوار آتش، منابع حافظه کمتری برای برنامه ها و کارهای عمومی اختصاص داده می شود.

حافظه اصلی برخلاف حافظه های جانبی مانند هارددیسک، به طور مستقیم با کاربران در ارتباط نیست. بلکه مخاطبان این حافظه، برنامه ها و سیستم عامل رایانه هستند که از زمان روشن شدن رایانه، از آن برای ذخیره سازی فایل ها و کدهای اصلی استفاده می کنند. در صورتی که رایانه از حافظه اندکی بهره مند باشد هنگام اجرای برنامه ها با تاخیر بسیار زیادی مواجه می شوید که علت آن فراخوانی کدهای برنامه مورد نظر از روی دیسک سخت است.

افزایش حجم حافظه و مشاهده اختلاف کارایی ایجاد شده، ناخودآگاه این تصور را در ذهن ایجاد می کند که با افزایش حجم حافظه، سرعت بالاتر و عملکرد بهتر را همراه خواهد داشت. در حالی که در رایانه ها کندترین قطعه در مقایسه با قطعات ضروری دیگر همین سخت دیسک یا هارددیسک است و دسترسی به آن تاخیر محسوسی را در روند اجرای برنامه ایجاد خواهد کرد.

اگر در رایانه برای اجرای یک برنامه حافظه کافی وجود داشته باشد، هنگام اجرای آن تمامی کدهای مورد نیاز بسرعت از روی حافظه اصلی فراخوانی و اجرا می شود. بنابر این باید نوعی تعادل میان برنامه های کاربردی، حجم حافظه اصلی و پتانسیل های سخت افزاری برقرار شود.

برای مثال اگر شما رایانه ای با پردازنده و کارت گرافیک گرانقیمت را تنها با 256 مگابایت حافظه همراه کنید هرگز نتوانسته اید از حداکثر پتانسیل های سخت افزاری کارت گرافیک و پردازنده قدرتمند آن استفاده کنید. چرا که هنگام اجرای برنامه ها دسترسی به هارددیسک برای فراخوانی کدهایی که روی حافظه اصلی جا نشده اند سرعت اجرای برنامه ها را بشدت کاهش می دهد.

از سویی دیگر اگر رایانه خود را به 4 گیگابایت حافظه مجهز کنید و روی آن یک برنامه سنگین را اجرا کنید حجم زیادی از حافظه در هر صورت خالی می ماند و این به معنای هزینه کردن برای قطعه ای است که هرگز از آن استفاده نخواهد شد. در حقیقت یک گیگابایت حافظه اصلی برای اکثر کاربردهای رایانه ای امروزی کافی است و اگر حافظه خود را از 512 مگابایت به یک گیگابایت افزایش دهید تفاوت آن را به آسانی مشاهده می کنید. در این صورت کارکردن با چندین برنامه به طور همزمان تسهیل می شود. با در نظر گرفتن این معیارها، بودجه خود را صرف خرید حجم بیشتری از حافظه که هرگز از آن استفاده نمی کنید نخواهید کرد.

 

ارتباط افزايش حافظه اصلی با سرعت کامپيوتر

آيا سرعت اجرای برخی برنامه ها بر روی کامپيوتر شما پائين است ؟ برای حل مشکل بدنبال چه راهکاری هستيد ؟ آيا فکر می کنيد اگر حافظه کامپيوتر خود را افزايش دهيد ، سرعت اجرای برنامه ها بهبود پيدا می نمايد ؟ با مطالعه ايـن مطلب شايد پاسخ به سوالات فوق ، مشخص گردد.

افزايش حافظه اصلی کامپيوتر ( RAM ) ، باعث افزايش سرعت برخی عمليات در کامپيوتر می شود (واقعيتی انکار ناپذير) . RAM يکی از مهمترين عناصر سخت افزاری موجود در کامپيوتر است که سيستم های عامل برای مديريت بهينه آن جايگاهی خاص را در نظر می گيرند . زمانی که يک برنامه کامپيوتری نظير يک واژه پرداز و يا برنامه ای نظير مرورگرهای وب را اجراء می نمائيد ، ريزپردازنده موجود در کامپيوتر ، فايل اجرائی حاوی برنامه را از محل استقرار دائم ( هارد ديسک ) به درون حافظه اصلی کامپيوتر ، مستقر می نمايد( فرآيند معروف Loading ). حجم فايل اجرائی برخی از برنامه ها نظير Word و يا Excel به پنج مگابايت می رسد. ريزپردازنده ، همچنين در اين زمينه تعداد زيادی فايل های DLL مشترک ( dynamic link libraries ) ( بخش هائی از کدهای به اشتراک گذاشته شده توسط چندين برنامه ) را به درون حافظه منتقل می نمايد . فايل های DLL ممکن است بين بيست تا سی مگابايت ظرفيت داشته باشند . در ادامه ريزپردازنده فايل های حاوی داده مورد نياز يک برنامه را که ممکن است چندين مگابايت باشند را نيز در حافظه مستقر می نمايد ( ميزان داده مستقر شده در حافظه به نوع برنامه و عملياتی که انجام می دهد ، بستگی دارد ) . با توجه به موارد فوق ، يک برنامه معمولی به فضائی معادل چندين مگابايت ( مثلا" بين ده تا سی مگابايت ) به منظور اجراء نياز خواهد داشت .

فرض کنيد که نرم افزارهای زير بر روی کامپيوتر شما در حال اجراء می باشند :

• يک واژه پرداز
• يک صفحه گسترده
• يک برنامه گرافيکی
• سه تا چهار پنجره فعال ويندوز

علاوه بر برنامه های فوق ، سيستم عامل خود به تنهائی فضای زيادی را اشغال خواهد کرد . برنامه های فوق به فضائی بين يکصد تا يکصد و پنجاه مگابايت نياز خواهند داشت ، ولی ممکن است کامپيوتر شما صرفا" دارای مثلا" شصت و چهار مگابايت حافظه باشد .

فضای اضافی توسط مدير حافظه مجازی ( VMM ) ايجاد می گردد . VMM با جستجو در حافظه ، محلی را که در آن لحظه مورد نياز نمی باشد را پيدا نموده و بخش های فوق را در يک فايل Swap بر روی هارد ديسک ذخيره می نمايد. مثلا" در صورتی که برنامه پست الکترونيکی ( نظير outlook ) فعال شده باشد و به مدت زمان مشخصی (مثلا" 45 دقيقه) از آن استفاده نمی گردد ، VMM ، تمامی عناصر تشکيل دهنده فايل اجرائی مربوط به برنامه پست الکترونيکی را بهمراه فايل های DLL و داده بر روی هارد ديسک منتقل می نمايد . به فرآيند فوق، Swapping out برنامه گفته می شود . در ادامه و زمانی که بر روی برنامه پست الکترونيکی کليک می گردد ، VMM ، مجددا" تمامی اطلاعات مربوط به برنامه را از هارد ديسک خوانده و آنان را با برنامه ديگری که موجود در حافظه می باشد و از آن استفاده نمی گردد ، جايگزين می نمايد . با توجه به اين واقعيت که سرعت هارد ديسک نسبت به RAM کمتر می باشد ، فرآيند "جايگزينی اطلاعات " زمان خاص خود را داشته و عموما" اين فرآيند با تاخير انجام می شود .

در صورتی که شما دارای حجم اندکی حافظه می باشيد ( مثلا" شانزده مگابايت ) ، VMM همواره و با فرکانس بيشتری اقدام به عمليات جايگزينی اطلاعات نموده و سرعت کامپيوتر بطرز کاملا" محسوسی کاهش خواهد يافت . در صورتی که کامپيوتر شما دارای 256 مگابايت حافظه می باشد ، VMM دارای فضای لازم بوده و فرآيند جايگزينی با فرکانس کمتری انجام شده و يا حضور آن چندان محسوس نباشد . در چنين مواردی با افزودن حافظه ، تاثير بسيار زيادی در سرعت سيستم را مشاهده نخواهيم کرد .

برخی از برنامه ها ( نظير فتوشاپ ، اکثر کمپايلرها ، اکثر برنامه های ويرايش فيلم و انيميشن ) نيازمند حجم بسيار بالائی از حافظه به منظور انجام عمليات خود می باشند. در صورتی که اين نوع برنامه ها را بر روی کامپيوتری که دارای حجم اندکی از حافظه است ، اجراء نمائيد ، فرآيند جايگزينی بطور دائم انجام و سرعت اجرای اين نوع برنامه ها ، مطلوب نخواهد بود . با افزودن حافظه به سيستم و بهينه سازی فرآيند جايگزينی ( و يا حذف آن ) ، برنامه های فوق با سرعت بالائی اجراء می گردند .

 

تاثير حافظه اصلی بر كارآئی سيستم

در هر كامپيوتر از مجموعه ای منابع سخت افزاری و نرم افزاری استفاده می گردد كه هر يك دارای جايگاه مختص به خود می باشند . سيستم عامل ،‌ مسئوليت مديريت منابع موجود در يك كامپيوتر را برعهده دارد . مجموعه پتانسيل های سخت افزاری و نرم افزاری موجود و نحوه مديريت آنان توسط سيستم عامل ، ميزان مفيد بودن و كارآئی يك كامپيوتر را مشخص می نمايد.

حافظه اصلی ( RAM ) يكی از مهمترين منابع سخت افزاری موجود در كامپيوتر است كه با توجه به نقش محوری آن در اجرای برنامه های كامپيوتری ، همواره در معرض پرسش های فراوانی از جانب كاربران كامپيوتر است. به عنوان نمونه ، شايد اين سوال برای شما نيز مطرح شده باشد كه تاثير افزايش حافظه اصلی بر سرعت كامپيوتر چيست و در صورت افزايش حافظه اصلی ، آيا كارائی سيستم نيز به همان ميزان افزايش خواهد يافت ؟

در اين مطلب به بررسی اين موضوع خواهيم پرداخت كه چرا حافظه اصلی دارای يك نقش مهم و غيرقابل انكار در كارائی سيستم است . ادامه بحث را با در نظر گرفتن دو فرضيه دنبال می نمائيم . اول اين كه بر روی كامپيوتر از يكی از نسخه های سيستم عامل ويندوز 2000 ، XP و يا 2003 سی و دو بيتی استفاده می گردد و دوم اين كه از يك كاميپوتر مدل جديد با پتانسيل های سخت افزاری مناسب ، استفاده می شود .

هر سيستم عامل از يك مدل خاص برای مديريت منبع ارزشمند حافظه اصلی استفاده می نمايد . نحوه مديريت حافظه توسط سيستم عامل ، يكی از شاخص های مهم ارزيابی موفقيت يك سيستم عامل محسوب می گردد . ويندوز نيز به عنوان يك سيستم عامل از اين قاعده مستثنی نمی باشد.

 

ويندوز و مديريت حافظه

زمانی كه اولين نسخه ويندوز ارائه شده بود ،‌ امكان مديريت حافظه اندكی توسط آن وجود داشت . در آن زمان ، حافظه گران بود و حتی در صورتی كه استفاده كنندگان توان مالی تهيه آن را داشتند ، كامپيوترهای آن دوره قادر به استفاده از آن نبودند . اين وضعيت تا اواسط دهه 90 ميلادی ادامه داشت و بسياری از افرادی كه دارای كامپيوتر بودند ،‌ صرفا" از 8 مگابايت حافظه اصلی استفاده می كردند كه امكان ارتقاء آن به حداكثر 64 مگابايت وجود داشت .

قيمت بالا و ظرفيت بردهای اصلی سيستم ( مادر برد ) ، از جمله محدوديت های اساسی كامپيوترها در گذشته ای نه چندان دور است كه قطعا" هم اينك اين وضعيت بهبود يافته است و استفاده كنندگان كامپيوتر از اين بايت كمتر دچار مشكل می گردند.

در اكثر نسخه های ويندوز امكان استفاده از حافظه مجازی وجود دارد . با توجه به اين كه قيمت حافظه هارد ديسك نسبت به حافظه اصلی بمراتب كمتر است ، ويندوز از فضای ذخيره سازی هارد ديسك به منظور جبران كمبود حافظه اصلی سيستم استفاده می نمايد .

حافظه مجازی ، يك راه حل مناسب به منظور غلبه بر محدوديت حافظه اصلی است كه دارای چالش های مختص به خود نيز می باشد :

كند بودن سرعت هارد ديسك نسبت به حافظه اصلی : هارد ديسك دارای سرعتی بمراتب پائين تر ( كندتر ) نسبت به حافظه اصلی است . دستيابی به حافظه اصلی بر اساس نانوثانيه و سرعت هارد ديسك بر اساس ميلی ثانيه اندازه گيری می شود .

عدم امكان استفاده مستقيم از حافظه مجازی : يكی ديگر از مسائل در ارتباط با حافظه مجازی ، عدم امكان استفاده مستقيم از آن است . مثلا" فرض كنيد كه يك صفحه اطلاعات از حافظه اصلی بر روی هارد ديسك ( حافظه مجازی ) نوشته گردد . در صورتی كه در ادامه به اطلاعات موجود در اين صفحه نياز باشد ، كامپيوتر نمی تواند مستقيما" به آن دستيابی داشته باشد . در چنين مواردی ، می بايست قبل از اين كه كامپيوتر بتواند از داده استفاده نمايد ، داده درون حافظه اصلی مستقر گردد . به فرآيند فوق paging گفته می شود .

Paging باعث كند شدن يك سيستم می گردد چراكه كامپيوتر مجبور است در زمانی كه داده از هارد ديسك به درون حافظه اصلی منتقل می گردد ، عمليات جاری خود را متوقف و منتظر بماند . در واقع ، علت اصلی استفاده از حافظه مجازی نياز كامپيوتر به حافظه و عدم وجود ظرفيت لازم برای تامين خواسته های سيستم عامل است . در صورتی كه حافظه سيستم تكميل شده باشد ، كامپيوتر نمی تواند يك نسخه از صفحه داده را از هارد ديسك به درون حافظه اصلی منتقل نمايد . در چنين مواردی فضائی برای استقرار داده در حافظه اصلی وجود نداشته و سيستم عامل می بايست يك صفحه داده موجود در حافظه اصلی را به حافظه مجازی منتقل نمايد تا فضای لازم برای داده ئی كه به وجود آن نياز است ، ايجاد گردد . ( داده ئی كه می بايست از هارد ديسك به درون حافظه اصلی كامپيوتر منتقل شود )

paging ، فرآيندی است كه می بايست مديريت گردد . كامپيوتر می بايست از مكانی در حافظه اصلی به منظور ثبت وضعيت استفاده از حافظه استفاده نمايد . بنابراين ، سيستم می بايست قسمتی از حافظه خود را برای ثبت وضعيت صفحات و اين كه كدام صفحه در حافظه اصلی و كدام صفحه در حافظه مجازی است ، در نظر بگيرد. علاوه بر اين ، سيستم از سيكل های متعدد پردازنده ( CPU ) به منظور انتقال داده بين حافظه اصلی و حافظه مجازی استفاده می نمايد . در صورتی كه نگرانی خاصی در رابطه با Paging وجود نداشته باشد ، كامپيوتر به سرعت وظايف خود را انجام خواهد داد .

حافظه بيشتر، كاهش وابستگی ويندوز به حافظه مجازی ، عدم استفاده از زمان پردازنده و منابع ديگری نظير هارد ديسك را به دنبال خواهد داشت .

 

شايد بهترين گزينه اين باشد كه به اندازه ای حافظه به سيستم اضافه گردد تا درصد استفاده از حافظه مجازی به حداقل مقدار ممكن كاهش يابد . با اين كه گزينه فوق ممكن است به عنوان يك راه حل عملی باشد ، ولی نمی توان زمينه استفاده از حافظه مجازی را از ويندوز سلب نمود . ويندوز بگونه ای طراحی شده است كه بتواند از حافظه مجازی استفاده نمايد و سيستم عامل اين انتظار را دارد كه حافظه مجازی موجود و برای وی در دسترس باشد . هر اندازه كه به سيستم حافظه فيزيكی اضافه گردد ، وابستگی آن به حافظه مجازی كمتر خواهد شد.

شايد از بحث فوق اينگونه برداشت شود كه علت اصلی استفاده از حافظه مجازی ، جبران كمبود حافظه اصلی است . برداشت فوق با اين كه درست است ولی بيانگر تمامی ابعاد موضوع نمی باشد و تنها نيمی از حقيقت را شامل می شود .

به عنوان يك قانون ، شركت مايكروسافت توصيه می نمايد كه پيكربندی حافظه مجازی بر اساس ميزان حافظه فيزيكی ( RAM ) نصب شده بر روی ماشين ، انجام شود و حداقل ، حافظه مجازی 5 / 1 برابر حافظه اصلی باشد . اين بدان معنی است كه اگر ماشينی دارای 512 مگابايت حافظه اصلی باشد ، ويندوز انتظار دارد كه بتواند به حداقل 768 مگابايت حافظه مجازی دستيابی داشته باشد . فرض كنيد كه به اين نتيجه رسيده ايد كه 512 مگابايت حافظه اصلی نياز شما را تامين نمی نمايد و تصميم می گيريد حافظه ماشين خود را به يك گيگابايت ارتقاء دهيد.با اين كار شما نياز ويندوز به حافظه مجازی را هم افزايش داده ايد.در چنين شرايطی ويندوز اين انتظار را دارد كه بتواند به حافظه مجازی با ظرفيتی معادل 5 / 1 گيگابايت دستيابی داشته باشد .

عليرغم اين كه ظرفيت Pagefile ماشين ( فايلی كه از آن به عنوان حافظه مجازی استفاده می شود ) افزايش می يابد، اين بدان معنی نخواهد بود كه ماشين از pagefile به سختی استفاده می نمايد . عموما" عكس اين موضوع صادق است . نصب حافظه بيشتر ، باعث می شود كه ويندوز كمتر مجبور به paging گردد . حتی اگر ويندوز همچنان مجبور به استفاده از حافظه مجازی باشد ، حافظه اضافه نصب شده اين اطمينان را ايجاد می نمايد كه page مرتبط با برنامه در حال اجراء ، در حافظه اصلی موجود است و سيستم عامل به دليل كمبود حافظه مجبور نخواهد بود كه آن را بر روی فضای ذخيره سازی حافظه جانبی منتقل نمايد . بدين ترتيب برنامه ها با سرعت بيشتری اجراء شده و در زمانی مطلوب نياز كاربران را تامين و در نهايت كارآئی سيستم افزايش خواهد يافت .

 

آيا محدوديتی در ارتباط با حافظه وجود دارد ؟

در ابتدای بحث اشاره گرديد كه اطلاعات موجود در اين مقاله صرفا" برای سيستم های 32 بيتی مفيد بوده و در ارتباط با سيستم های 64 بيتی نمی باشد . حقيقت اين است كه حتی سيستم های 64 بيتی نيز در ارتباط با حافظه مجازی می باشند ولی نسخه های 32 بيتی و 64 بيتی بطور كامل از مدل های حافظه مختلفی استفاده می نمايند . سيستم های 32 بيتی صرفا" دارای 32 بيت بوده و می توانند حداكثر 4 گيگابايت حافظه اصلی را آدرس دهی نمايند . يك سيستم 64 بيتی از لحاظ تئوری قادر به آدرس دهی 16 اگزابايت ( بيش از 16،000،000 گيگابايت حافظه RAM ) می باشد. توليد يك ماشين كه بتواند از اين ميزان حافظه حمايت نمايد در حال حاضر هزينه بالائی داشته و مقرون به صرفه نمی باشد . اكثر سيستم های 64 بيتی موجود ميزان حافظه اصلی را محدود بين 8 گيگابايت و 256 ترابايت نموده اند .

محدوديت فضای آدرس دهی 4 گيگابايتی برای ماشين های 32 بيتی كه برروی آنان ويندوز نصب شده است ، چه پيامدهائی را به دنبال دارد ؟ ويندوز بگونه ای طراحی شده است تا بتواند بطور كامل 4 گيگابايت حافظه را آدرس دهی نمايد . ويندوز فضای چهار گيگابايتی را به دو بخش مساوی تقسيم می نمايد . يكی از بخش ها توسط سيستم عامل و از بخش ديگر به منظور User mode ( يا برنامه ها ) استفاده می گردد .

در صورت نياز می توان پيكربندی پيش فرض فوق را تغيير داد . بدين منظور از فايل Boot.ini استفاده می گردد . به عنوان نمونه می توان در فايل فوق از سوئيچ 3GB / استفاده نمود . بدين ترتيب ويندوز پيكربندی پيش فرض خود را تغيير و از يك فضای يك گيگابايتی برای خود و از يك فضای 3 گيگاباتيی برای user mode استفاده می نمايد . بدين ترتيب ويندوز می تواند مديريت بهتری را به منظور تامين خواسته برنامه های بزرگی نظير Exchange server انجام دهد(هر گز از سوئيچ اشاره شده بر روی Small Business Server و يا يك كنترل كننده domain استفاده نگردد) .

 

انواع حافظه RAM

*Static random access memory)SRAM) . این نوع حافظه ها از چندین ترانزیستور ( چهار تا شش ) برای هر سلول حافظه استفاده می نمایند. برای هر سلول از خازن استفاده نمی گردد. این نوع حافظه در ابتدا بمنظور cache استفاده می شدند.

*Dynamic random access memory)DRAM) . در این نوع حافظه ها برای سلول های حافظه از یک زوج ترانزیستورو خازن استفاده می گردد .

*Fast page mode dynamic random access memory)FPM DRAM) . شکل اولیه ای از حافظه های DRAM می باشند.در تراشه ای فوق تا زمان تکمیل فرآیند استقرار یک بیت داده توسط سطر و ستون مورد نظر، می بایست منتظر و در ادامه بیت خوانده خواهد شد.( قبل از اینکه عملیات مربوط به بیت بعدی آغاز گردد) .حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل 176 مگابایت در هر ثانیه است .

*Extended data-out dynamic random access memory)EDO DRAM) . این نوع حافظه ها در انتظار تکمیل و اتمام پردازش های لازم برای اولین بیت نشده و عملیات مورد نظر خود را در رابطه با بیت بعد بلافاصله آغاز خواهند کرد. پس از اینکه آدرس اولین بیت مشخص گردید EDO DRAM عملیات مربوط به جستجو برای بیت بعدی را آغاز خواهد کرد. سرعت عملیات فوق پنج برابر سریعتر نسبت به حافظه های FPM است . حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل 176 مگابایت در هر ثانیه است .

*Synchronous dynamic random access memory)SDRM) از ویژگی "حالت پیوسته " بمنظور افزایش و بهبود کارائی استفاده می نماید .بدین منظور زمانیکه سطر شامل داده مورد نظر باشد ، بسرعت در بین ستون ها حرکت و بلافاصله پس از تامین داده ،آن را خواهد خواند. SDRAM دارای سرعتی معادل پنج برابر سرعت حافظه های EDO بوده و امروزه در اکثر کامپیوترها استفاده می گردد.حداکثر سرعت ارسال داده به L2 cache معادل 528 مگابایت در ثانیه است .

*Rambus dynamic random access memory )RDRAM) یک رویکرد کاملا" جدید نسبت به معماری قبلی DRAM است. این نوع حافظه ها از Rambus in-line memory module)RIMM) استفاده کرده که از لحاظ اندازه و پیکربندی مشابه یک DIMM استاندارد است. وجه تمایز این نوع حافظه ها استفاده از یک گذرگاه داده با سرعت بالا با نام "کانال Rambus " است . تراشه های حافظه RDRAM بصورت موازی کار کرده تا بتوانند به سرعت 800 مگاهرتز دست پیدا نمایند.

Credit card memory یک نمونه کاملا" اختصاصی از تولیدکنندگان خاص بوده و شامل ماژول های DRAM بوده که دریک نوع خاص اسلات ، در کامپیوترهای noteBook استفاده می گردد .

PCMCIA memory card .نوع دیگر از حافظه شامل ماژول های DRAM بوده که در notebook استفاده می شود.

FlashRam نوع خاصی از حافظه با ظرفیت کم برای استفاده در دستگاههائی نظیر تلویزیون، VCR بوده و از آن به منظور نگهداری اطلاعات خاص مربوط به هر دستگاه استفاده می گردد. زمانیکه این نوع دستگاهها خاموش باشند همچنان به میزان اندکی برق مصرف خواهند کرد. در کامپیوتر نیز از این نوع حافظه ها برای نگهداری اطلاعاتی در رابطه با تنظیمات هارد دیسک و ... استفاده می گردد.

VideoRam)VRAM) یک نوع خاص از حافظه های RAM بوده که برای موارد خاص نظیر : آداپتورهای ویدئو و یا شتا ب دهندگان سه بعدی استفاده می شود. به این نوع از حافظه ها multiport dynamic random access memory) MPDRAM) نیز گفته می شود.علت نامگذاری فوق بدین دلیل است که این نوع از حافظه ها دارای امکان دستیابی به اطلاعات، بصورت تصادفی و سریال می باشند . VRAM بر روی کارت گرافیک قرار داشته و دارای فرمت های متفاوتی است. میزان حافظه فوق به عوامل متفاوتی نظیر : " وضوح تصویر " و " وضعیت رنگ ها " بستگی دارد.

 

RAM و مادربرد

خوب براي اينكه يك رم را روي سيستم نصب كنيد طبيعتا نميتوانيد هر رمي كه خواستيد روي مادربرد نصب كنيد . چرا كه سازگاري ان با مادبرد جدايي ناپذير است . چراكه رم توسط چيپست مادربرد كنترل ميشود .

سرعت رم بر اساس نانو ثانيه ns محاسبه ميشود هرچقدر كمتر باشد سرعت رم بيشتر است به هر حال سرعت رم بايد با سرعت باس مادربرد همزمان باشد كه بخث راجع به اين قضيه رو حذف ميكنيم . اگر سرعت كلاك Clock speed 133 mhz بود انگاه سرعت كلاك 6 ns ميباشد اگر 100 mhz بود 10 ns ميشود و اگر 66 mhz بود 15 ns ميشود . در مورد پهناي باند هم براي ارتباط با كش l2 مقادير زير را بدانيد .

FPM 176 MB/sec

EDO 264 MB/Sec

SD 528 MB/sec

 

RAM چگونه كار ميكند ؟

معروفترين حافظه مورد استفاده كامپيوتر است . به اين وسيله از انجايي كه دستيابي به سلول هاي حافظه آن بلافاصله قابل دسترسي هست random access ميگويند نقطه مقابل RAM را Serial Access Memory (SAM) مينامند همانطور كه از نامش پيداست ديتاها را بصورت سريال مانند نوار كاست نگهداري ميكند . در SAM اگر ديتايي در دسترس نباشد كليه ديتاها چك ميشوند تا به ديتاي مورد نظر برسد . كاربرد SAM در حافظه بصورت بافر بيشتر مورد استفاده است . اما در RAM در هر لحظه اي كه بخواهيد ميتوانيد به ديتاي مورد نظر دسترسي داشته باشيد . در اين مقاله سعي ميكنم تمامي چيزهايي كه لازمست تا بدانيد RAM چيست و چه ميكند را توضيح ميدهم .

يك چيپ حافظه تقريبا شبيه به ميكروپروسسور همان IC (Integrated Circuit) هست در اين مدارات مجتمع ميليون ها ترانزيستور و خازن قرار دارد . در تقريبا تمامي كامپيوتر ها در حافظه dynamic random access memory (DRAM) ترانزيستور و خازن مجموعا با هم يك سلول از حافظه را تشكيل ميدهند كه نمايش دهنده يك بيت از حافظه هستند . خازن يك بيت از حافظه را نگهداري ميكند يا صفر يا يك . در مقابل ترانزيستور بصورت سوئيچي عمل ميكند كه وظيفه كنترل مدارات را روي چيپ حافظه دارد كه ايا خازن را بخواند يا اينكه موقعيت را براي نخواندن ان و تغيير موضع ايجاد كند .

خازن را ميتوانيد مثل سطلي در نظر بگيريد كه الكترون ها در ان ذخيره ميشوند . براي ذخيره كردن 1 در سلول حافظه اين سطل پر از الكترون ميشود و براي 0 شدن خالي از الكترون ميشود . مشكلي كه اين خازنها دارند اينستكه پس از مرور زمان نشتي ميكنند و گرايش به خالي شدن دارند . اين اتفاقات در كمتر از ميلي ثانيه اتفاق مي افتد . بنابراين براي عملكرد درست حافظه پويا يا حتي CPU كنترل كننده حافظه بايد انها را شارژكند تا مقدار 1 را در خودشان نگه دارند . يعني كنترل كننده حافظه مدام حافظه را ميخواند و دوباره انرا مينويسد ! اين عمليات بصورت خودكار در يك ثانيه هزاران بار اتفاق مي افتد .

براي تصور قضيه فوق در ذهنتان فرض كنيد سطل آبي داريم كه از زير سوراخ كوچكي دارد وقتي سطل را از اب پر ميكني و شير اب را قطع كردي اب ظرف رو به اتمام ميرود حالا براي اينكه ظرف هميشه پر از اب يا همان الكترون باشد يك شناور ميگذاريم كه با پايين امدن ان اب دوباره به ظرف بريزد.

عمليات refresh شدن رم براي رم هاي پويا هست و عملا براي همين قضيه به اين نام ناميده شده اند . بنابراين رم هاي پويا مداوما بايد در حال refresh شدن باشند درغير اينصورت اطلاعات داخل خود را از دست ميدهند . بنابراين اين refresh شدن ها باعث ميشود از سرعت اين رم كم بشود .

سلول هاي حافظه روي يك تخته سيليكوني قرار دارند كه بصورت ارايه اي از ستون ها و سطر ها هست به ستون ها bitline و به سطرها wordline ميگويند . محل تقاطع اين دو محدوده شناسايي ادرس هاي سلول حافظه ميباشد .

DRAM ها مداوما ستونهايشان را شارژ ميكنند تا ترانزيستور هاي خود را بصورت فعال نگهدارند . وقتي قرار باشد كه مقدار يك را به خازن اختصاص دهد انرا شارژ ميكند اما وقتي ميخواهد ان مقدار را بخواند كه ايا مقدار يك را دارد يا نه يك امپلي فاير حساس مشخص ميكند كه ايا خازن ظرفيتش از الكترون باندازه بيش از 50% هست يا خير اگر هست مقدار يك دارد وگرنه بايد مقدار يك به ان داده ميشود . تحليل عملكرد DRAM تا همينجا بماند بنابراين يادتان باشد كه خازن ها به تنهايي نميتوانند كاري كنند بلكه RAS و CAS براي ادرس دهي خازنها لازمند . يك كنتور براي انكه لحظات رفرش شدن را بشمارد . يك امپلي فاير حساس براي خواندن مقدار خازن و اينكه ايا خازن قابل نوشتن هست يا خير .

Static RAM (SRAM) از تكنولوژي متفاوتي استفاده ميكند . در رم از نوع ايستا نوعي flip-flop وجود دارد كه هر بيت از حافظه را نگهداري ميكند . يك فليپ فلاپ براي حافظه چهار تا شش ترانزيستور سيم كشي شده به هم دارد اما ديگر نيازي به تازه شدن و refresh شدن ندارند . و اين همان نقطه اي است كه باعث ميشود رم ايستا از رم پويا پيشي بگيرد . به هر حال از انجايي كه بخش هاي بيشتري نسبت به رم پويا در رم ايستا داريم بنابراين سلول هاي حافظه فضاي بيشتري نسبت به رم پويا اشغال ميكنند . بنابراين شما روي چيپ حافظه از حافظه كمتري برخوردار ميشويد كه باعث ميشود اين نوع حافظه گران شود .

بنابراين رم ايستا سرعت بيشتري دارد اما گرانتر است اما رم پويا سرعت كمتري دارد در عوض ارزان تر است . لذا رم ايستا براي كش CPU بهتر است و رم پويا براي حافظه هاي بزرگتر پركاربرد تر است .

چيپ هاي حافظه امروزه بصورت كارتهايي كه ماژول ميناميم هستند حتما شده كه روي اين حافظه ها اعدادي مثل 8*32 يا 4*16 را ديده باشيد اين اعداد تعداد چيپهاي موجود در ان چيپ را نمايش ميدهند و اينكه هر اما اينكه چه نوع رمي بر روي چه نوع پايه اي قرار بگيرد نيز نكته ايست كه نبايد از ان به اين سادگي رد شد . در مقالات قبلي درمورد نحوه اتصال رم با مادربرد توضيحاتي داده ام . اما نكاتي را باز هم ياداور ميشوم :

SIMM single in-line memory module اين برد از حافظه از 30 پين براي اتصال با ابعاد 9*2 سانتيمتر دارد در اكثر كامپيوتر ها SIMM ها را بايد بصورت جفت نصب كنيد علاوه بران ميزان حافظه نيز در اين جفت بايد يكي باشد اين بان دليل است كه پهناي باند ارتباطي باس مادربرد شما بيش از يك SIMM ميباشد . يعني براي انكه شما از 16 مگابايت رم بهره مند شويد بايد دو رم 8 مگابايتي نصب كنيد . كه هر SIMM بفرض ميتواند 8 بيت ديتا منتقل كند . در حاليكه باس سيستم ميتواند 16 مگابايت منتقل كند . SIMM هاي اخير در ابعاد 11*2.5 سانتيمتر هستند كه از 72 پين براي اتصال استفاده ميكنند كه اين پينها براي افزايش پهناي باند است كه تا بيش از 256 مگابايت رم هم ميتوان برانها نصب كرد .

اما همانطور كه ميدانيد SIMM ها قديمي شده و تكنولوژي جديد بنام Dual in-line Memory Module (DIMM) وجود دارد . كه داراي 164 يا 184 پين هستند با ابعاد تقريبا 14*2.5 سانتيمتر DIMM ها ميتوانند از 8 مگابايت تا 1 گيگابايت گنجايش براي رم داشته باشند و ديگر نيازي به اينكه بصورت جفت قرار بگيرند ندارند .

 

منابع

برگرفته از سايتهاي

www.daneshnameh.rosh,ir

www.tebyan.net

www.wikipedia.ir

www.srco.ir

 

 

فهرست مطالب

عنوان صفحه

مقدمه. 0

ارتباط افزايش حافظه اصلی با سرعت کامپيوتر. 2

تاثير حافظه ا

 

صلی بر كارآئی سيستم.. 4

ويندوز و مديريت حافظه. 5

آيا محدوديتی در ارتباط با حافظه وجود دارد ؟. 9

انواع حافظه RAM... 10

RAM و مادربرد. 12

RAM چگونه كار ميكند ؟. 13

منابع. 17