ماهي الرام ( RAM )ذاكرة الوصول العشوائي… كيف تعمل

ذاكرة الوصول العشوائي ( RAM . / ص æ م / ) هو شكل من أشكال ذاكرة الكمبيوتر التي يمكن قراءتها وتغير في أي أمر، وعادة ما تستخدم لتخزين العمل البيانات و رمز الجهاز .   و الوصول العشوائي ذاكرة الجهاز يسمح البيانات البنود التي سيتم قراءة أو كتابة في تقريبا نفس المقدار من الوقت بغض النظر عن الموقع الجغرافي للبيانات داخل الذاكرة، وعلى النقيض من وسائط تخزين البيانات الوصول المباشر الأخرى (مثل مثل الأقراص الصلبة ، CD-RWs ، DVD-RWs والأقدمالأشرطة الممغنطة و ذاكرة طبلة )، حيث الوقت اللازم لقراءة وكتابة البيانات العناصر يختلف بشكل كبير على المواقع المادية على تسجيل المتوسط، وذلك بسبب القيود الميكانيكية مثل وسائل الإعلام تناوب بسرعة وحركة الذراع.

RAM يحتوي المتنوعة و demul­ti­plex­ing الدوائر، لتوصيل خطوط البيانات لدى لتخزين القراءة أو الكتابة الإدخال. عادةً ما يتم الوصول إلى أكثر من وحدة تخزين واحدة من خلال نفس العنوان ، وغالبًا ما تحتوي أجهزة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) على خطوط بيانات متعددة ويقال إنها أجهزة “8 بت” أو “16 بت” ، إلخ. 

في تكنولوجيا اليوم ، تأخذ ذاكرة الوصول العشوائي شكل شرائح الدوائر المتكاملة (IC) مع خلايا الذاكرة MOS (أكسيد المعادن — أشباه الموصلات) . ترتبط ذاكرة الوصول العشوائي عادةً بأنواع الذاكرة المتقلبة (مثل وحدات ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) ) ، حيث تُفقد المعلومات المخزنة في حالة إزالة الطاقة ، على الرغم من تطوير ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة أيضًا. توجد أنواع أخرى من الذكريات غير المتطايرة التي تسمح بالوصول العشوائي لعمليات القراءة ، ولكنها إما لا تسمح بعمليات الكتابة أو أن لها أنواعًا أخرى من القيود عليها. وتشمل هذه معظم أنواع ROM ونوع ذاكرة فلاشيسمى NOR-Flash .

النوعان الرئيسيان لذاكرة أشباه الموصلات ذات الوصول العشوائي المتطايرة هما ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) وذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM). تعود الاستخدامات التجارية لذاكرة الوصول العشوائي لأشباه الموصلات إلى عام 1965 ، عندما قدمت شركة IBM شريحة SP95 SRAM لجهاز الكمبيوتر الخاص بها Sys­tem / 360 Mod­el 95 ، واستخدمت Toshi­ba خلايا ذاكرة DRAM لآلة حاسبة إلكترونية Toscal BC-1411 ، وكلاهما يعتمد على الترانزستورات ثنائية القطب . تم تطوير ذاكرة MOS التجارية ، القائمة على ترانزستورات MOS ، في أواخر الستينيات ، ومنذ ذلك الحين أصبحت الأساس لجميع ذاكرة أشباه الموصلات التجارية. تم تقديم أول شريحة DRAM IC تجارية ، Intel 1103 ، في أكتوبر 1970.ظهرت ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المتزامنة (SDRAM) في وقت لاحق مع شريحة Sam­sung KM48SL2000 في عام 1992.

تاريخ

استخدمت آلات الجدولة من شركة IBM منذ منتصف الثلاثينيات عدادات ميكانيكية لتخزين المعلوماتماهي الرام ( RAM )ذاكرة الوصول العشوائي… كيف تعمل, الملك التقني1– شريحة ميجابت (Mbit) من آخر الموديلات التي طورها VEB Carl Zeiss Jena عام 1989

استخدمت أجهزة الكمبيوتر القديمة المرحلات أو العدادات الميكانيكية أو خطوط التأخير لوظائف الذاكرة الرئيسية. كانت خطوط التأخير بالموجات فوق الصوتية عبارة عن أجهزة تسلسلية يمكنها فقط إعادة إنتاج البيانات بالترتيب الذي كُتبت به. يمكن توسيع ذاكرة الأسطوانة بتكلفة منخفضة نسبيًا ، لكن الاسترداد الفعال لعناصر الذاكرة يتطلب معرفة التخطيط المادي للأسطوانة لتحسين السرعة. صنعت المزالج من الصمامات الثلاثية للأنبوب المفرغ ، ولاحقًا من الترانزستورات المنفصلة، تم استخدامها لذكريات أصغر وأسرع مثل السجلات. كانت هذه السجلات كبيرة نسبيًا ومكلفة للغاية لاستخدامها لكميات كبيرة من البيانات ؛ بشكل عام ، لا يمكن توفير سوى بضع عشرات أو بضع مئات من أجزاء من هذه الذاكرة.

كان أول شكل عملي لذاكرة الوصول العشوائي هو أنبوب ويليامز الذي بدأ في عام 1947. حيث قام بتخزين البيانات كبقع مشحونة كهربائيًا على وجه أنبوب أشعة الكاثود . نظرًا لأن شعاع الإلكترون في CRT يمكنه قراءة وكتابة النقاط على الأنبوب بأي ترتيب ، كانت الذاكرة عبارة عن وصول عشوائي. كانت سعة أنبوب ويليامز من بضع مئات إلى حوالي ألف بتة ، لكنها كانت أصغر بكثير وأسرع وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة من استخدام مزلاج الأنبوب المفرغ. قدم أنبوب ويليامز ، الذي تم تطويره في جامعة مانشستر في إنجلترا ، الوسيط الذي تم من خلاله تنفيذ أول برنامج مخزن إلكترونيًا في كمبيوتر Man­ches­ter Baby ، والذي نجح في تشغيل البرنامج لأول مرة في 21 يونيو 1948. في الواقع ، بدلاً من تصميم ذاكرة أنبوب ويليامز للطفل ، كان الطفل بمثابة اختبار لإثبات موثوقية الذاكرة.  

تم اختراع الذاكرة المغناطيسية في عام 1947 وتم تطويرها حتى منتصف السبعينيات. أصبح شكلاً منتشرًا من ذاكرة الوصول العشوائي ، يعتمد على مجموعة من الحلقات الممغنطة. من خلال تغيير الإحساس بمغنطة كل حلقة ، يمكن تخزين البيانات بتخزين واحد لكل حلقة. نظرًا لأن كل حلقة تحتوي على مجموعة من أسلاك العناوين لتحديدها وقراءتها أو كتابتها ، كان الوصول إلى أي موقع ذاكرة بأي تسلسل ممكنًا. كانت الذاكرة الأساسية المغناطيسية هي الشكل القياسي لنظام ذاكرة الكمبيوتر حتى تم استبدالها بذاكرة أشباه الموصلات ذات الحالة الصلبة MOS ( معدن — أكسيد — سيليكون ) في الدوائر المتكاملة (ICs) خلال أوائل السبعينيات. 

قبل تطوير دوائر ذاكرة القراءة فقط المتكاملة (ROM) ، غالبًا ما يتم إنشاء ذاكرة الوصول العشوائي الدائمة (أو للقراءة فقط ) باستخدام مصفوفات الصمام الثنائي التي يتم تشغيلها بواسطة مفكك تشفير العنوان ، أو طائرات ذاكرة حبل الجرح الأساسية بشكل خاص . 

بدأت ذاكرة أشباه الموصلات في الستينيات بذاكرة ثنائية القطب ، والتي تستخدم الترانزستورات ثنائية القطب . في حين أنه أدى إلى تحسين الأداء ، فإنه لا يمكن أن ينافس السعر المنخفض للذاكرة الأساسية المغناطيسية. 

ذاكرة الوصول العشوائي MOS

اختراع MOSFET (معدن أكسيد أشباه الموصلات حقل التأثير الترانزستور)، المعروف أيضا باسم الترانزستور MOS، من قبل محمد عطا الله محمد و داوون كانغ في مختبرات بيل في عام 1959، أدت إلى تطوير المعادن oxide– ذاكرة أشباه الموصلات (MOS) بواسطة John Schmidt في Fairchild Semi­con­duc­tor في عام 1964.   بالإضافة إلى الأداء العالي ، كانت ذاكرة MOS شبه الموصلة أرخص وتستهلك طاقة أقل من الذاكرة الأساسية المغناطيسية. تطوير تكنولوجيا الدوائر المتكاملة MOS لبوابة السيليكون (MOS IC) بواسطة Fed­eri­co Fag­ginفي فيرتشايلد عام 1968 ، تمكن من إنتاج رقائق ذاكرة MOS . تفوقت ذاكرة MOS على الذاكرة الأساسية المغناطيسية باعتبارها تقنية الذاكرة المهيمنة في أوائل السبعينيات. 

على القطبين متكاملة ساكنة ذاكرة الوصول العشوائي اخترع (SRAM) من قبل روبرت H. نورمان في فيرتشايلد اشباه الموصلات في عام 1963. وأعقب ذلك من خلال تطوير MOS SRAM التي كتبها جون شميت في فيرتشايلد في عام 1964. أصبح SRAM ل بديل للذاكرة المغناطيسية الأساسية ، لكنه يتطلب ستة ترانزستورات MOS لكل جزء من البيانات. بدأ الاستخدام التجاري للذاكرة SRAM في عام 1965 ، عندما قدمت شركة IBM شريحة الذاكرة SP95 للنموذج Sys­tem / 360 Mod­el 95 . 

اقرأ ايضا :  ماهو الفرق بين الرام والهارد ديسك ؟ الفرق بين الرام ( RAM) والقرص الصلب

سمحت ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) باستبدال دائرة مزلاج 4 أو 6 ترانزستور بواسطة ترانزستور واحد لكل بت ذاكرة ، مما أدى إلى زيادة كثافة الذاكرة بشكل كبير على حساب التقلب. تم تخزين البيانات في السعة الصغيرة لكل ترانزستور ، وكان لابد من تحديثها دوريًا كل بضعة أجزاء من الثانية قبل أن تتسرب الشحنة بعيدًا. الآلة الحاسبة الإلكترونية Toscal BC-1411 من Toshi­ba ، والتي تم تقديمها في عام 1965 ،   استخدمت شكلاً من أشكال DRAM سعوية ثنائية القطب ، لتخزين بيانات 180 بت على خلايا ذاكرة منفصلة ، تتكون من ترانزستورات ومكثفات الجرمانيوم ثنائي القطب .  في حين أنها قدمت أداءً محسنًا على الذاكرة المغناطيسية الأساسية ، إلا أن DRAM ثنائية القطب لا يمكنها التنافس مع السعر المنخفض للذاكرة ذات النواة المغناطيسية السائدة آنذاك. 

تقنية MOS هي الأساس للذاكرة الحيوية الحديثة. في عام 1966 ، كان الدكتور روبرت إتش دينارد في مركز أبحاث IBM Thomas J. Wat­son يعمل على ذاكرة MOS. أثناء فحص خصائص تقنية MOS ، وجد أنها قادرة على بناء مكثفات ، وأن تخزين شحنة أو عدم وجود شحنة على مكثف MOS يمكن أن يمثل 1 و 0 بت ، بينما يمكن أن يتحكم ترانزستور MOS في كتابة الشحنة إلى مكثف. أدى ذلك إلى تطويره لخلية ذاكرة DRAM أحادية الترانزستور. في عام 1967 ، قدم Den­nard براءة اختراع لشركة IBM لخلية ذاكرة DRAM أحادية الترانزستور ، بناءً على تقنية MOS. كانت أول شريحة DRAM IC تجارية هي Intel 1103 ، والتي كانتتم تصنيعها على عملية MOS 8 ميكرومتر بسعة 1 كيلو بايت ، وتم إصدارها في عام 1970.   

تم تطوير ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المتزامنة (SDRAM) بواسطة Sam­sung Elec­tron­ics . كانت أول شريحة SDRAM تجارية هي Sam­sung KM48SL2000 ، التي تبلغ سعتها 16 ميجابت . تم تقديمه من قبل شركة Sam­sung في عام 1992 ، وتم إنتاجه بكميات كبيرة في عام 1993. كانت أول شريحة ذاكرة DDR SDRAM تجارية ( معدل بيانات مزدوج SDRAM) شريحة Sam­sung 64 Mbit DDR SDRAM ، والتي تم إصدارها في يونيو 1998. GDDR (رسومات DDR) هو شكل من أشكال DDR SGRAM (ذاكرة الوصول العشوائي للرسومات المتزامنة) ، والتي تم إصدارها لأول مرة بواسطة Sam­sung كشريحة ذاكرة 16 ميجابت في عام 1998. 

أنواع

الشكلان اللذان يستخدمان على نطاق واسع من ذاكرة الوصول العشوائي الحديثة هما ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM) وذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM). في SRAM ، يتم تخزين القليل من البيانات باستخدام حالة خلية ذاكرة من ستة ترانزستور ، عادةً باستخدام ستة MOS­FETs (ترانزستورات تأثير المجال من أكسيد المعادن وأشباه الموصلات). يعد إنتاج هذا النوع من ذاكرة الوصول العشوائي أكثر تكلفة ، ولكنه أسرع بشكل عام ويتطلب طاقة ديناميكية أقل من DRAM. في أجهزة الكمبيوتر الحديثة ، غالبًا ما يتم استخدام SRAM كذاكرة تخزين مؤقت لوحدة المعالجة المركزية . يخزن DRAM جزءًا صغيرًا من البيانات باستخدام زوج من الترانزستور والمكثف (عادةً مكثف MOSFET و MOS ، على التوالي) ، والتي تشكل معًا خلية DRAM. يحمل المكثف شحنة عالية أو منخفضة (1 أو 0 ، على التوالي) ، ويعمل الترانزستور كمفتاح يسمح لدائرة التحكم على الشريحة بقراءة حالة شحن المكثف أو تغييرها. نظرًا لأن إنتاج هذا النوع من الذاكرة أقل تكلفة من إنتاج ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة ، فهو الشكل السائد لذاكرة الكمبيوتر المستخدمة في أجهزة الكمبيوتر الحديثة.

تعتبر كل من ذاكرة الوصول العشوائي الثابتة والديناميكية متقلبة ، حيث يتم فقد أو إعادة تعيين حالتها عند إزالة الطاقة من النظام. على النقيض من ذلك ، تقوم ذاكرة القراءة فقط (ROM) بتخزين البيانات عن طريق تمكين أو تعطيل الترانزستورات المحددة بشكل دائم ، بحيث لا يمكن تغيير الذاكرة. المتغيرات للكتابة من ROM (مثل EEPROM و ذاكرة فلاش ) خصائص حصة كل من ROM و RAM، مما البيانات إلى استمرار انقطاع الكهرباء وأن تحدث دون الحاجة إلى معدات خاصة. تتضمن هذه الأشكال المستمرة من ذاكرة القراءة فقط لأشباه الموصلات محركات أقراص USB المحمولة وبطاقات الذاكرة للكاميرات والأجهزة المحمولة ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة . ذاكرة ECC(والتي يمكن أن تكون إما SRAM أو DRAM) تتضمن دوائر خاصة لاكتشاف و / أو تصحيح الأخطاء العشوائية (أخطاء الذاكرة) في البيانات المخزنة ، باستخدام بتات التكافؤ أو رموز تصحيح الخطأ .

بشكل عام ، يشير مصطلح RAM فقط إلى أجهزة الذاكرة ذات الحالة الصلبة (إما DRAM أو SRAM) ، وبشكل أكثر تحديدًا الذاكرة الرئيسية في معظم أجهزة الكمبيوتر. في التخزين الضوئي ، يعد مصطلح DVD-RAM تسمية خاطئة إلى حد ما لأنه ، على عكس CD-RW أو DVD-RW ، لا يحتاج إلى محوه قبل إعادة استخدامه. ومع ذلك ، فإن DVD-RAM يتصرف مثل محرك الأقراص الثابتة إذا كان أبطأ إلى حد ما.

خلية الذاكرة

المقال الرئيسي : خلية الذاكرة (الحوسبة)

خلية الذاكرة هي لبنة البناء الأساسية لذاكرة الكمبيوتر . خلية الذاكرة عبارة عن دائرة إلكترونية تخزن بتًا واحدًا من المعلومات الثنائية ويجب ضبطها لتخزين المنطق 1 (مستوى الجهد العالي) وإعادة التعيين لتخزين منطق 0 (مستوى الجهد المنخفض). يتم الاحتفاظ بقيمته / تخزينها حتى يتم تغييرها من خلال عملية الضبط / إعادة التعيين. يمكن الوصول إلى القيمة الموجودة في خلية الذاكرة من خلال قراءتها.

في SRAM ، تعد خلية الذاكرة نوعًا من دارات الانقلاب ، وعادة ما يتم تنفيذها باستخدام FETs . هذا يعني أن الذاكرة SRAM تتطلب طاقة منخفضة جدًا عند عدم الوصول إليها ، ولكنها باهظة الثمن وذات كثافة تخزين منخفضة.

النوع الثاني ، DRAM ، يعتمد على مكثف. شحن وتفريغ هذا المكثف يمكن أن يخزن “1” أو “0” في الخلية. ومع ذلك ، فإن الشحنة في هذا المكثف تتسرب ببطء بعيدًا ، ويجب تحديثها بشكل دوري. بسبب عملية التحديث هذه ، يستخدم DRAM مزيدًا من الطاقة ، ولكن يمكنه تحقيق كثافة تخزين أكبر وتكاليف أقل للوحدة مقارنةً بـ SRAM.

اقرأ ايضا :  كيف اعرف سرعة الرام عندي
ماهي الرام ( RAM )ذاكرة الوصول العشوائي… كيف تعمل, الملك التقنيخلية SRAM (6 ترانزستورات)ماهي الرام ( RAM )ذاكرة الوصول العشوائي… كيف تعمل, الملك التقنيخلية DRAM (1 ترانزستور ومكثف واحد)

معالجة

لتكون مفيدة ، يجب أن تكون خلايا الذاكرة قابلة للقراءة والكتابة. داخل جهاز ذاكرة الوصول العشوائي ، يتم استخدام دارة تعدد الإرسال وإزالة تعدد الإرسال لتحديد خلايا الذاكرة. عادةً ما يحتوي جهاز ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) على مجموعة من سطور العنوان A0 … An ، ولكل مجموعة من وحدات البت التي يمكن تطبيقها على هذه الخطوط ، يتم تنشيط مجموعة من خلايا الذاكرة. بسبب هذا العنوان ، تتمتع أجهزة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) دائمًا بسعة ذاكرة تبلغ قوتها اثنان.

عادة ما تشترك عدة خلايا ذاكرة في نفس العنوان. على سبيل المثال ، تحتوي شريحة ذاكرة الوصول العشوائي “الواسعة” 4 بت على 4 خلايا ذاكرة لكل عنوان. غالبًا ما يكون عرض الذاكرة وعرض المعالجات الدقيقة مختلفًا ، فبالنسبة للمعالج الدقيق 32 بت ، ستكون هناك حاجة إلى ثماني شرائح RAM 4 بت.

غالبًا ما تكون هناك حاجة إلى عناوين أكثر مما يمكن أن يوفره الجهاز. في هذه الحالة ، يتم استخدام معددات الإرسال الخارجية للجهاز لتنشيط الجهاز الصحيح الذي يتم الوصول إليه.

هرمية الذاكرة

المقال الرئيسي : ذاكرة التسلسل الهرمي

يمكن للمرء قراءة البيانات والكتابة عليها في ذاكرة الوصول العشوائي. العديد من أنظمة الكمبيوتر لديها تسلسل هرمي ذاكرة تتكون من سجل المعالج ، على اساس يموت SRAM مخابئ، الخارجية مخابئ ، DRAM ، ترحيل أنظمة و الذاكرة الظاهرية أو مساحة المبادلة على القرص الصلب. قد يتم الإشارة هذا التجمع بأكمله من الذاكرة ب “RAM” من قبل العديد من المطورين، وعلى الرغم من أن الأنظمة الفرعية المختلفة يمكن أن يكون مختلفة جدا اوقات الدخول ، منتهكة المفهوم الأصلي وراء وصول عشوائي المدى في RAM. حتى داخل مستوى التسلسل الهرمي مثل DRAM أو الصف أو العمود أو البنك أو الترتيب أو القناة أو التشذير المحددتنظيم المكونات يجعل وقت الوصول متغيرًا ، على الرغم من أنه ليس إلى الحد الذي يكون فيه وقت الوصول إلى وسائط التخزين الدوارة أو الشريط متغيرًا. الهدف العام من استخدام التسلسل الهرمي للذاكرة هو الحصول على أعلى متوسط​أداء وصول ممكن مع تقليل التكلفة الإجمالية لنظام الذاكرة بأكمله (بشكل عام ، يتبع التسلسل الهرمي للذاكرة وقت الوصول مع تسجيلات وحدة المعالجة المركزية السريعة في الأعلى والقرص الصلب البطيء في الأسفل).

في العديد من أجهزة الكمبيوتر الشخصية الحديثة ، تأتي ذاكرة الوصول العشوائي في شكل وحدات تمت ترقيتها بسهولة تسمى وحدات الذاكرة أو وحدات DRAM بحجم بضع قطع من العلكة. يمكن استبدالها بسرعة في حالة تلفها أو عندما تتطلب الاحتياجات المتغيرة سعة تخزين أكبر. كما هو مقترح أعلاه ، يتم أيضًا دمج كميات أصغر من ذاكرة الوصول العشوائي (معظمها SRAM) في وحدة المعالجة المركزية وغيرها من الدوائر المتكاملة على اللوحة الأم ، وكذلك في محركات الأقراص الثابتة والأقراص المضغوطة والعديد من أجزاء أخرى من نظام الكمبيوتر.

استخدامات أخرى لذاكرة الوصول العشوائي

ماهي الرام ( RAM )ذاكرة الوصول العشوائي… كيف تعمل, الملك التقنيA SO-DIMM عصا من ذاكرة الوصول العشوائي المحمول، ما يقرب من نصف حجم ذاكرة الوصول العشوائي سطح المكتب .

بالإضافة إلى العمل كمساحة تخزين مؤقتة ومساحة عمل لنظام التشغيل والتطبيقات ، يتم استخدام ذاكرة الوصول العشوائي بعدة طرق أخرى.

ذاكرة افتراضية

المقال الرئيسي : ذاكرة افتراضية

تستخدم معظم أنظمة التشغيل الحديثة طريقة لتوسيع سعة ذاكرة الوصول العشوائي ، تُعرف باسم “الذاكرة الظاهرية”. يتم وضع جزء من محرك الأقراص الثابتة للكمبيوتر جانبًا لملف ترحيل أو قسم مؤقت ، وتشكل مجموعة ذاكرة الوصول العشوائي الفعلية وملف الترحيل الذاكرة الإجمالية للنظام. (على سبيل المثال ، إذا كان جهاز الكمبيوتر يحتوي على 2 جيجابايت (1024 3 ب) من ذاكرة الوصول العشوائي وملف صفحة 1 جيجابايت ، فإن نظام التشغيل به ذاكرة إجمالية تبلغ 3 جيجابايت متاحة له.) عند تشغيل النظام منخفضًا في الذاكرة الفعلية ، يمكن ” التبديل “أجزاء من ذاكرة الوصول العشوائي إلى ملف الترحيل لإفساح المجال للبيانات الجديدة ، وكذلك لقراءة المعلومات التي تم تبديلها مسبقًا مرة أخرى في ذاكرة الوصول العشوائي. يؤدي الاستخدام المفرط لهذه الآلية إلى الضرب ويعيق أداء النظام بشكل عام ، ويرجع ذلك أساسًا إلى أن محركات الأقراص الثابتة أبطأ بكثير من ذاكرة الوصول العشوائي.

قرص RAM

المقال الرئيسي : محرك ذاكرة الوصول العشوائي

يمكن للبرنامج “تقسيم” جزء من ذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر ، مما يسمح له بالعمل كقرص صلب أسرع بكثير يسمى قرص ذاكرة الوصول العشوائي . يفقد قرص ذاكرة الوصول العشوائي البيانات المخزنة عند إيقاف تشغيل الكمبيوتر ، ما لم يتم ترتيب الذاكرة بحيث تحتوي على مصدر بطارية في وضع الاستعداد ، أو إذا تم كتابة التغييرات على قرص ذاكرة الوصول العشوائي على قرص غير متطاير. يتم إعادة تحميل قرص RAM من القرص الفعلي عند تهيئة قرص RAM.

ذاكرة الوصول العشوائي الظل

في بعض الأحيان ، يتم نسخ محتويات شريحة ROM البطيئة نسبيًا لقراءة / كتابة الذاكرة للسماح بأوقات وصول أقصر. يتم بعد ذلك تعطيل شريحة ROM أثناء تشغيل مواقع الذاكرة التي تمت تهيئتها على نفس مجموعة العناوين (غالبًا ما تكون محمية ضد الكتابة). هذه العملية ، التي تسمى أحيانًا التظليل ، شائعة إلى حد ما في كل من أجهزة الكمبيوتر والأنظمة المضمنة .

كمثال شائع ، غالبًا ما يحتوي BIOS في أجهزة الكمبيوتر الشخصية النموذجية على خيار يسمى “استخدام الظل BIOS” أو ما شابه. عند التمكين ، تستخدم الوظائف التي تعتمد على البيانات من ROM الخاص بـ BIOS بدلاً من ذلك مواقع DRAM (يمكن لمعظمها أيضًا تبديل تظليل ذاكرة القراءة فقط لبطاقة الفيديو أو أقسام ROM الأخرى). اعتمادًا على النظام ، قد لا يؤدي ذلك إلى زيادة الأداء ، وقد يتسبب في حالات عدم التوافق. على سبيل المثال ، قد يتعذر الوصول إلى بعض الأجهزة إلى نظام التشغيل إذا تم استخدام الظل RAM. في بعض الأنظمة ، قد تكون الفائدة افتراضية لأنه لا يتم استخدام BIOS بعد التمهيد لصالح الوصول المباشر إلى الأجهزة. يتم تقليل الذاكرة الخالية بحجم ذاكرة القراءة فقط المظللة. 

اقرأ ايضا :  أفضل رامات كمبيوتر 2021 - أفضل رامات للألعاب

التطورات الأخيرة

عدة أنواع جديدة من ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة ، والتي تحافظ على البيانات أثناء إيقاف التشغيل ، قيد التطوير. تشمل التقنيات المستخدمة الأنابيب النانوية الكربونية والأساليب التي تستخدم المقاومة المغناطيسية للأنفاق . من بين الجيل الأول من MRAM ، تم تصنيع شريحة 128 كيلو بت ( 128 × 2 10 بايت) بتقنية 0.18 ميكرومتر في صيف عام 2003. في يونيو 2004 ، كشفت Infi­neon Tech­nolo­gies عن 16 ميجا بايت (16 × 2 20 بايت) نموذج أولي يعتمد مرة أخرى على تقنية 0.18 ميكرومتر. هناك نوعان من تقنيات الجيل الثاني قيد التطوير حاليًا:التبديل الحرارية بمساعدة (TAS) والذي يتم تطويره من قبل تقنية الزعفران ، و تدور نقل عزم الدوران (STT) التي الزعفران ، هاينكس ، IBM ، والعديد من الشركات الأخرى تعمل. أنشأ نانتيرو نموذجًا أوليًا لذاكرة الأنبوب النانوي الكربوني فعالاً بسعة 10 جيجابايت (10 × 2 30 بايت) في عام 2004. ومع ذلك ، ما إذا كانت بعض هذه التقنيات يمكن أن تحصل في النهاية على حصة سوقية كبيرة من تقنية DRAM أو SRAM أو ذاكرة فلاش ، أن ينظر إليها.

منذ عام 2006 ، أصبحت ” محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة ” (استنادًا إلى ذاكرة فلاش) بسعات تتجاوز 256 جيجابايت وأداء يتجاوز بكثير الأقراص التقليدية. بدأ هذا التطور في طمس التعريف بين ذاكرة الوصول العشوائي التقليدية و “الأقراص” ، مما قلل بشكل كبير من الاختلاف في الأداء.

تم تصميم بعض أنواع ذاكرة الوصول العشوائي ، مثل ” Eco­RAM ” خصيصًا لمزارع الخوادم ، حيث يكون استهلاك الطاقة المنخفض أكثر أهمية من السرعة. 

جدار الذاكرة

“جدار الذاكرة” هو التفاوت المتزايد في السرعة بين وحدة المعالجة المركزية والذاكرة خارج شريحة وحدة المعالجة المركزية. أحد الأسباب المهمة لهذا التفاوت هو النطاق الترددي للاتصالات المحدود الذي يتجاوز حدود الشريحة ، والذي يشار إليه أيضًا باسم جدار النطاق الترددي . من عام 1986 إلى عام 2000 ، تحسنت سرعة وحدة المعالجة المركزية بمعدل سنوي قدره 55٪ بينما تحسنت سرعة الذاكرة بنسبة 10٪ فقط. بالنظر إلى هذه الاتجاهات ، كان من المتوقع أن يصبح زمن انتقال الذاكرة عقبة هائلة في أداء الكمبيوتر. 

تباطأت تحسينات سرعة وحدة المعالجة المركزية بشكل كبير جزئيًا بسبب الحواجز المادية الرئيسية وجزئيًا لأن تصميمات وحدة المعالجة المركزية الحالية قد اصطدمت بالفعل بجدار الذاكرة بمعنى ما. لخصت إنتل هذه الأسباب في وثيقة 2005. 

بادئ ذي بدء ، مع تقلص هندسة الرقائق وارتفاع ترددات الساعة ، يزداد تيار تسرب الترانزستور ، مما يؤدي إلى زيادة استهلاك الطاقة والحرارة … ثانيًا ، يتم إبطال مزايا سرعات الساعة الأعلى جزئيًا عن طريق زمن انتقال الذاكرة ، نظرًا لأن أوقات الوصول إلى الذاكرة قد لم يكن قادراً على مواكبة زيادة ترددات الساعة. ثالثًا ، بالنسبة لبعض التطبيقات ، أصبحت البنى التسلسلية التقليدية أقل كفاءة مع زيادة سرعة المعالجات (بسبب ما يسمى عنق الزجاجة Von Neu­mann ) ، مما أدى إلى زيادة تقويض أي مكاسب قد تشتريها زيادة التردد. بالإضافة إلى ذلك ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى القيود المفروضة على وسائل إنتاج الحث داخل أجهزة الحالة الصلبة ، وسعة المقاومة يتزايد التأخير (RC) في إرسال الإشارات مع تقلص أحجام الميزات ، مما يفرض عنق زجاجة إضافي لا تعالجه زيادات التردد.

تمت الإشارة أيضًا إلى تأخيرات RC في إرسال الإشارات في “معدل الساعة مقابل IPC : نهاية الطريق للبنى الصغيرة التقليدية” والذي توقع بحد أقصى 12.5 ٪ من متوسط​تحسين أداء وحدة المعالجة المركزية سنويًا بين عامي 2000 و 2014.

هناك مفهوم مختلف وهو فجوة أداء الذاكرة والمعالج ، والتي يمكن معالجتها من خلال الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد التي تقلل المسافة بين الجوانب المنطقية والذاكرة المتباعدة في شريحة ثنائية الأبعاد. يتطلب تصميم النظام الفرعي للذاكرة التركيز على الفجوة التي تتسع بمرور الوقت. الطريقة الرئيسية لسد الفجوة هي استخدام المخابئ . كميات صغيرة من الذاكرة عالية السرعة التي تحتوي على العمليات والتعليمات الحديثة بالقرب من المعالج ، مما يؤدي إلى تسريع تنفيذ تلك العمليات أو التعليمات في الحالات التي يتم استدعاؤها بشكل متكرر. تم تطوير مستويات متعددة من التخزين المؤقت للتعامل مع الفجوة الآخذة في الاتساع ، ويعتمد أداء أجهزة الكمبيوتر الحديثة عالية السرعة على تقنيات التخزين المؤقت المتطورة. يمكن أن يكون هناك فرق يصل إلى 53٪ بين الزيادة في سرعة المعالج والسرعة المتأخرة للوصول إلى الذاكرة الرئيسية. 

استمرت محركات الأقراص الصلبة ذات الحالة الصلبة في الزيادة في السرعة ، من 400 ميجابت / ثانية تقريبًا عبر SATA3 في عام 2012 حتى 3 جيجابايت / ثانية تقريبًا عبر NVMe / PCIe في عام 2018 ، مما أدى إلى سد الفجوة بين ذاكرة الوصول العشوائي وسرعات القرص الصلب ، على الرغم من استمرار ذاكرة الوصول العشوائي في يكون أمر من حجم أسرع، مع واحد حارات DDR4 3200 قادرة على 25 GB / ثانية

wikipedia

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *