حافظه دسترسی تصادفی یا رم (RAM) سخت‌افزاری درون دستگاه محاسباتی است همچنین ذخیره‌سازی وقتی را برای سیستم‌عامل (OS)، برنامه‌های نرم‌افزاری و سایر داده‌های در حال استفاده فراهم می‌کند تا سریع در دسترس پردازنده دستگاه قرار گیرند. رم برخلاف حافظه پنهان پردازنده یا دیگر انواع حافظه به اسم حافظه اصلی کامپیوتر شناخته می‌شود.

حافظه با دسترسی تصادفی قسمتی از حافظه اصلی کامپیوتر است. خواندن و نوشتن در آن خیلی سریعتر از حافظه دومی مثل درایوهای دیسک سخت (HDD)، درایوهای حالت جامد (SSD) یا درایوهای نوری است. به علاوه RAM فرار است و داده‌ها را تا زمانی که کامپیوتر روشن است نگه می‌دارد. اگر برق قطع شود، داده‌ها نابود نمی‌شوند. زمانی که کامپیوتر دوباره روشن می‌شود، سیستم عامل و بقیه فایل ها باید دوباره از یک HDD یا SSD در RAM بارگیری شوند.

نحوه کارکرد رم

اصطلاح دسترسی تصادفی یا دسترسی مستقیم، یعنی هر مکان ذخیره‌سازی می‌تواند مستقیماً از طریق آدرس حافظه آن دسترسی داشته باشد و دسترسی می‌تواند تصادفی باشد. RAM طوری سازماندهی و کنترل می‌شود که امکان ذخیره و بازیابی داده‌ها را مستقیم از مکان‌های خاص فراهم می‌کند. انواع دیگر ذخیره‌سازی مانند هارد دیسک یا سی دی رام نیز می‌توانند مستقیم و تصادفی در دسترس باشند، اما اصطلاح دسترسی تصادفی برای بیان کردن آنها استفاده نمی‌شود.

اصطلاح حافظه با دسترسی تصادفی برای تشخیص حافظه اصلی معمولی از حافظه آفلاین استفاده می شد. حافظه خاموش به نوار مغناطیسی گفته می‌شود که با آن می‌توان به یک قطعه خاص از داده‌ها فقط با مکان یابی آدرس پشت سر هم، از ابتدای نوار، دسترسی پیدا کرد.

RAM مفهوماً مانند جعبه‌هایی است که در ستون‌ها و ردیف‌ها تنظیم شده‌اند و هر جعبه دارای یک ۰ یا یک (دودویی) است. هر کادر یک آدرس مخصوص دارد که با شمارش در ستون‌ها و ردیف‌ها به پایین تعیین می شود. مجموعه‌ای از جعبه‌های RAM را آرایه می‌نامند و هر جعبه یک سلول است.

برای پیدا کردن یک سلول خاص، کنترل کننده RAM آدرس ستون و ردیف را به پایین خط الکتریکی نازکی که در تراشه حک شده است می‌فرستد. هر سطر و ستون در آرایه RAM خط آدرس مخصوص به خود را دارد. هر داده‌ای که از آرایه خوانده می‌شود در یک خط داده جدا برگشت داده می‌شود.

RAM ظاهراً کوچک است و در ریزتراشه‌ها ذخیره می‌شود. ریزتراشه‌ها در ماژول‌های حافظه جمع می‌شوند همچنین به شکاف‌های مادربرد رایانه وصل می‌شوند. برای اتصال شکاف‌های مادربرد به پردازنده یک اتوبوس یا مجموعه‌ای از مسیرهای الکتریکی استفاده می‌شود.

رم از نظر حجم داده‌ای که می‌تواند در خود نگه دارد کم است. یک لپ تاپ معمولی شاید با ۸ یا ۱۶ گیگابایت رم عرضه شود و هارد دیسک شاید ۱۰ ترابایت داده را در خود جای دهد. هارد دیسک داده‌ها را روی یک سطح مغناطیسی که شبیه یک صفحه وینیل است نگه می‌دارد. همچنین SSD داده‌ها را در تراشه‌های حافظه ذخیره می‌کند که بر خلاف RAM، غیرفرار هستند. آنها به برق ثابت نیاز ندارند و اگر برق قطع شود، داده‌ها از بین نمی‌روند.

چقدر رم نیاز دارید؟

بسیاری از کامپیوترهای شخصی باعث می‌شوند کاربران ماژول‌های RAM را تا سقف مشخصی اضافه کنند. زمانی که رایانه رم بیشتری دارد تعداد دفعاتی را که پردازنده باید داده‌ها را از هارد دیسک یا درایو حالت جامد بخواند کم می‌کند، عملیاتی که بیشتر از خواندن داده‌ها از RAM طول می‌کشد. زمان دسترسی به RAM بر حسب نانوثانیه است و زمان دسترسی به حافظه بر حسب میلی ثانیه است.

حافظه دسترسی تصادفی می‌تواند مقدار کمی داده را بسیار کمتر از حافظه ثانویه مانند SSD یا HDD در خود نگه دارد. اگر RAM پر شود و داده‌های اضافی مورد نیاز باشد، سیستم باید RAM را برای داده‌های جدید خالی کند. این فرآیند ممکن است شامل انتقال موقت داده‌ها به ذخیره سازی ثانویه، اغلب با عوض کردن یا صفحه بندی فایل‌ها باشد.

چنین عملیاتی باعث تحت تاثیر گذاشتنم عملیات قابل توجه می‌شود. همچنین مهم است که یک سیستم RAM کافی برای پشتیبانی از بار کاری خود داشته باشد. مقدار RAM مورد به این ربط دارد که چگونه از سیستم استفاده کنید. مثلاً هنگام ویرایش ویدیو، باید یک سیستم حداقل ۱۶ گیگابایت رم یا بیشتر داشته باشید.

 برای ویرایش تصویر در فتوشاپ، Adobe باید سیستم دست‌کم ۸ گیگابایت رم برای اجرا کردن Photoshop Creative Cloud در مک داشته باشد. اگر همزمان با چندین برنامه کار می‌کنید، حتی ۸ گیگابایت رم شاید  کافی نباشد و عملکرد آن آسیب ببیند.

انواع رم

• حافظه با دسترسی تصادفی پویا (DRAM)

DRAM برای حافظه اصلی کامپیوتر استفاده می‌شود. برای حفظ داده‌های ذخیره شده به برق مداوم نیاز دارد. DRAM ارزان‌تر از SRAM است و تراکم بالاتری دارد، اما گرمای بیشتری تولید می‌کند، انرژی بیشتری مصرف می‌کند و به سرعت SRAM نیست.

هر سلول DRAM یک بار مثبت یا منفی را در یک خازن الکتریکی ذخیره می‌کند. این داده‌ها باید همیشه با یک شارژ الکترونیکی هر چند میلی ثانیه یکبار نو شوند تا نشت خازن جبران شود. یک ترانزیستور مانند یک دروازه عمل می‌کند و تعیین می‌کند که آیا مقدار خازن قابل خواندن یا نوشتن است.

• حافظه دسترسی تصادفی استاتیک (SRAM)

این رم برای حافظه پنهان با سرعت بالای سیستم مانند L1 یا L2 استفاده می‌شود. مانند DRAM، SRAM برای نگه داشتن داده‌ها به قدرت ثابت نیاز دارد، اما نیازی به باز‌سازی همیشگی مانند DRAM ندارد. SRAM گرانتر از DRAM است و چگالی کمتر دارد، گرمای کمتری تولید می ‌کند، انرژی کمتری مصرف می‌کند و عملکرد بهتری ارائه می‌دهد

در SRAM، به جای خازن نگهدارنده شارژ، ترانزیستور به عنوان یک سوئیچ عمل می‌کند که یک موقعیت به عنوان ۱ و موقعیت دیگر به عنوان ۰ عمل می‌کند. یک ترانزیستور در هر بیت، به همین دلیل است که تراشه های SRAM بسیار بزرگتر و گرانتر از مقدار معادل DRAM هستند.
به دلیل تفاوت‌های بین DRAM ،SRAM در مقدار کم به عنوان حافظه پنهان در پردازنده رایانه استفاده می‌شود.

تاریخچه RAM در مقابل SDRAM

رم در ابتدا به دلیل سرعت ساعت متفاوت ریز تراشه‌های رم نسبت به پردازنده کامپیوتر ناهمزمان بود. این یک مشکل بود زیرا پردازنده‌ها قوی‌تر می‌شدند و RAM نمی‌توانست با درخواست‌های پردازنده برای داده‌ها هماهنگی کند.

در ابتدای دهه ۱۹۹۰، سرعت ساعت با معرفی RAM پویا سنکرون یا SDRAM هماهنگ شد. با همگام سازی حافظه کامپیوتر با ورودی‌های پردازنده، کامپیوترها می توانستند وظایف را به سرعت انجام دهند.

با این حال، SDRAM تک نرخ داده اصلی (SDR SDRAM) به سرعت به حد خود رسید. درسال ۲۰۰۰، SDRAM با سرعت دو برابر داده (DDR SRAM) معرفی شد. DDR SRAM داده‌ها را دو بار در یک چرخه ساعت، در ابتدا و انتهای آن جابجا می‌کرد.

از زمان معرفی، DDR SDRAM کامل شده است. نسل دوم DDR2 نام گرفت و پس از آن DDR3 و DDR4 و در نهایت DDR5 آخرین نسل نام گرفت. هر نسل باعث بهتر شدن سرعت انتقال داده و کم شدن مصرف انرژی شده است. با این حال، نسل‌ها به دلیل پردازش داده‌ها در دسته‌های بزرگ‌تر با نسخه‌های قبلی ناسازگار بودند.

GDDR SDRAM

DDR گرافیکی (GDDR) نوع دیگری از SDRAM است که در کارت‌های گرافیک و گرافیک استفاده می‌شود. مانند DDR SDRAM، این فناوری امکان جابجایی داده‌ها را در نقاط مختلف چرخه ساعت CPU فراهم می کند. با این حال، GDDR در ولتاژهای بالاتر اجرا می‌شود و زمان بندی دقیق‌تری نسبت به DDR SDRAM دارد.

زمان‌های دسترسی محدود با کارهای موازی، مانند رندر ویدیوی دوبعدی و سه بعدی، ضروری نیست و GDDR می‌تواند سرعت و پهنای باند حافظه بالاتر نیازمند برای عملکرد واحد پردازش گرافیکی (GPU) را فعال کند.

مانند DDR ،GDDR چند نسل از توسعه را پشت سر گذاشته است که هر نسخه عملکرد بیشتری و مصرف انرژی کمتری دارد. GDDR7 آخرین نسل از حافظه‌های گرافیکی است.

رم در مقابل حافظه مجازی

یک کامپیوتر شاید با کم بودن حافظه اصلی زمانی که چندین برنامه را با هم اجرا می‌کند، کار کند. به خصوص  سیستم عامل‌ها می توانند کمبود حافظه فیزیکی را با ایجاد حافظه مجازی جبران کنند.

با حافظه مجازی، سیستم موقت داده‌ها را از رم به حافظه ثانویه منتقل می‌کند و فضای آدرس مجازی را زیاد می‌کند. این کار با استفاده از حافظه فعال در RAM و حافظه غیرفعال در حافظه ثانویه برای تشکیل یک فضای آدرس پیوسته که می‌تواند یک برنامه و داده‌های آن را در خود نگه دارد، انجام می‌شود.

با حافظه مجازی، سیستم می‌تواند برنامه‌های بزرگ‌تر یا چندین برنامه را که با هم اجرا می‌شوند، بارگذاری کند، و به هر کدام اجازه می‌دهد تا بدون نیاز به زیاد کردن رم بیشتر آن‌گونه عمل کند که حافظه‌ای بی‌نهایت دارد. حافظه مجازی می‌تواند دو برابر رم آدرس‌ها را مدیریت کند. دستورالعمل‌ها و داده‌های یک برنامه در ابتدا در آدرس‌های مجازی نگهداری می‌شود. زمانی که برنامه اجرا می‌شود، آن آدرس‌ها به آدرس‌های حافظه واقعی ترجمه می‌شوند.

یکی از نکات منفی حافظه مجازی این است که باعث آهسته کار کردن کامپیوتر می‌شود زیرا داده‌ها باید بین حافظه مجازی و فیزیکی نوشته شوند. تنها با حافظه فیزیکی، برنامه‌ها مستقیم از رم کار می‌کنند.

فلش مموری و رم هر دو از تراشه‌های حالت جامد ساخته شده‌اند. ولی این دو نوع حافظه به دلیل متفاوت بودن در نحوه ساخت و عملکرد و همچنین هزینه آنها، نقش‌های متفاوتی را در سیستم‌های رایانه‌ای اجرا می‌کنند.

حافظه فلش برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌شود. RAM داده‌ها را از فلش SSD دریافت کرده و (از طریق کش) به پردازنده می‌دهد. به این ترتیب، پردازنده اطلاعات را که نیاز دارد، بسیار سریعتر از زمانی که داده‌ها را مستقیم از SSDها بازیابی می‌کرد، در اختیار دارد.

 از تفاوت‌های مهم بین RAM و حافظه فلش این است که داده‌ها باید از حافظه فلش NAND در بلوک‌های کامل پاک شوند که باعث کندی آن نسبت به RAM می‌شود، جایی که داده‌ها را می‌توان در بیت‌های جدا پاک کرد. فلش مموری NAND نسبت به RAM ارزان‌تر و غیرفرار است، یعنی برخلاف RAM می‌تواند داده‌ها را حتی در زمانی که برق خاموش است نگه دارد.

رم چیست؟ رام چیست؟

حافظه فقط خواندنی یا ROM، داده‌هایی دارد که فقط می‌توان آنها را خواند و روی آن نوشت (به جز نوشتن اولیه). تراشه‌های ROM برای ذخیره کدهای راه اندازی استفاده می‌شوند که هر بار که کامپیوتر روشن می شود اجرا می‌شود. داده‌ها را نمی‌توان تغییر یا دوباره برنامه‌ریزی کرد.

داده‌های رام غیرفرار هستند، با قطع شدن برق کامپیوتر از بین نمی‌روند. همچنین رام می‌تواند برای ذخیره سازی دائمی داده‌ها استفاده شود. به علاوه RAM فقط می‌تواند داده‌ها را خیلی محدود نگه دارد. تراشه ROM یک کامپیوتر تنها چندین مگابایت فضای ذخیره‌سازی دارد، در حالی که RAM معمولاً چندین گیگابایت را در خود جای می‌دهد.

آینده رم

حافظه دسترسی تصادفی مقاومتی (RRAM یا ReRAM) حافظه‌ای غیرفرار است که می‌تواند مقاومت ماده دی الکتریک جامدی را که از آن تشکیل شده است تغییر دهد. دستگاه‌های ReRAM یک ممریستور دارند و در زمان اعمال ولتاژهای مختلف، مقاومت در آن تغییر می‌کند.

ReRAM جای خالی اکسیژن را که عیب فیزیکی در لایه‌ای از مواد اکسید ایجاد می‌کند. این جاهای خالی نشان دهنده دو مقدار در یک سیستم دوتایی، شبیه به الکترون‌ها و حفره‌های نیمه هادی است.

ReRAM سرعت سوئیچینگ بالاتری در قیاس با سایر فناوری‌های ذخیره سازی غیر فرار مانند NAND flash دارد همچنین تراکم ذخیره سازی بالاتر و مصرف انرژی کمتر نسبت به فلش NAND را دارد. این باعث می شود که ReRAM یک گزینه خوب برای حافظه در حسگرهایی باشد که برای کاربردهای صنعتی، خودرویی و اینترنت اشیا (IoT) استفاده می‌شود.

فروشندگان چندین سال برای توسعه فناوری ReRAM و تولید تراشه‌ها تلاش کردند به علاوه آنها پیشرفت آهسته اما پیوسته‌ای داشته‌اند و چندین فروشنده اکنون دستگاه‌های ReRAM را ارسال می‌کنند.

در زمانی، صنعت حافظه امیدوار به فناوری‌های حافظه کلاس ذخیره‌سازی (SCM) مانند 3D XPoint بود. 3D XPoint معماری بدون ترانزیستور و نقطه متقاطع دارد که در آن انتخابگرها و سلول‌های حافظه در محل تلاقی سیم‌های عمود بر هم قرار دارند. 3D XPoint به اندازه DRAM سریع نیست، اما سریعتر از NAND است و حافظه غیر فرار را ارائه می‌دهد.

 تنها نتیجه مورد توجه این تلاش، خط تولید Optane اینتل بود که شامل SSD و ماژول‌های حافظه بود. امید این بود که Optane در آخر بتواند شکاف بین رم پویا و حافظه فلش NAND را پر کند و به عنوان پل ارتباطی بین آنها عمل کند.

از نظر عملکرد و قیمت، Optane خود را جایی بین DRAM سریع اما گران و فلش NAND بسیار کند و ارزان‌تر قرار داد. ولی این فناوری هرگز مطرح نشد و این شرکت دیگر Optane را توسعه نداد. آینده Optane و فناوری‌های مشابه SCM نامشخص است.

افزایش عملکرد با LPDDR5

در فوریه ۲۰۱۹، انجمن فناوری حالت جامد JEDEC استاندارد JESD209-5، کم مصرف دو نرخ داده ۵ (LPDDR5) را انتشار داد. حافظه LPDDR5 نرخ انتقال داده تا ۶۴۰۰ مگا در ثانیه (MT/s) را نوید می‌داد که ۵۰ درصد بیشتر از نسخه اول LPDDR4 که سرعت ۳۲۰۰ MT/s را داشت.

در جولای ۲۰۱۹، Samsung Electronics شروع به تولید انبوه اولین DRAM موبایل ۱۲ گیگابایتی LPDDR5 در صنعت کرد. به گفته سامسونگ، DRAM برای فعال کردن ویژگی‌های 5G و AI در گوشی‌های هوشمند آینده بهینه شده است. از آن زمان، تعدادی از فروشندگان دیگر با حافظه LPDDR5 به بازار آمدند که ظرفیت آن اکنون به ۶۴ گیگابایت رسیده است.

LPDDR5 می‌گوید که سرعت و کارایی حافظه را برای برنامه‌های مختلف، مانند دستگاه‌های محاسباتی، تلفن همراه مانند گوشی‌های هوشمند، تبلت‌ها و نوت‌بوک‌های بسیار نازک و لپ تاپ های سطح بالا مثل مک‌بوک پرو، خیلی زیاد افزایش دهد.

هزینه رم

قیمت DRAM در اول سال ۲۰۲۳ خیلی کم شد، اما این روش تا پایان سال تغییر کرد و قیمت‌ها بالا رفتند. در ابتدای سال، عرضه خیلی زیاد DRAM وجود داشت که بخشی از آن برای کم بودن تقاضا بود. در پاسخ، تولیدکنندگان شروع به کم کردن تولید کردند که شروع به افزایش قیمت‌ها کرد.

DDR4 چیست؟

سرعت داده دو برابر نسل چهارم (DDR4) یک استاندارد حافظه است که به عنوان جایگزینی بهتر، سریعتر و قابل اعتمادتر برای DDR3 طراحی شده است.

تفاوت رم DDR3 با DDR4

از نظر فیزیکی، یک ماژول DDR4 یا ماژول حافظه درون خطی دوگانه (DIMM) خیلی شبیه به یک DDR3 DIMM است. با این حال، DDR4 دارای ۲۸۸ پین در مقایسه با ۲۴۰ پین DDR3 است. DDR4 SO-DIMMS دارای ۲۶۰ پین به جای ۲۰۴ در DDR3 است. بریدگی کلید DDR4 در جای دیگری هست و کانکتور لبه مانند یک “V” کمی خمیده دارد تا جاگذاری را آسان کند. این طراحی نیروی درج را کم می‌کند، زیرا همه پین‌​​ها در یک زمان در هنگام قرار دادن ماژول درگیر نمی‌شوند.

مزیت‌های DDR4 نسبت به DDR3

• توان مصرفی کمتر

ماژول‌های DDR4 در مقایسه با ۱.۵ ولت یا ۱.۳۵ ولت DDR3 با ولتاژ ۱.۲ ولت کارآمدتر هستند. کم شدن مصرف برق باعث صرفه جویی قابل توجهی در مصرف برق می‌شود و  کارکرد با سرعت‌های بالاتر بدون نیاز به توان و سرمایش بالاتر را فراهم می‌کند.

• تراکم ماژول بالاتر

تراکم DIMM از ۲ گیگابایت شروع می‌شود و به ۱۲۸ گیگابایت یک جهش بزرگ از ظرفیت ۵۱۲ مگابایتی DDR3 به ۳۲ گیگابایت می‌رسد 

• سرعت انتقال اطلاعات بیشتر

جدیدترین ماژول‌های DDR4 ATP برای کاربردهای صنعتی تعبیه شده و انتقال داده با سرعت بالا تا ۳۲۰۰ MT/s را ممکن می کند. DDR4-3200، جدیدترین DDR4 صنعتی ATP، داده‌ها را حدود ۷۰ درصد سریع‌تر از DDR3-1866، یکی از سریع‌ترین نسخه‌های DDR3 موجود، انتقال می‌دهد.

برنامه ها و صنایع استفاده کننده از DDR4 

افزایش سرعت رابط، اوج عملکرد نظری را برای حیاتی‌ترین برنامه‌های محاسباتی در صنایعی مانند زیرساخت‌های مخابراتی، سیستم‌های ذخیره‌سازی شبکه، سرورهای ذخیره‌سازی متصل به شبکه (NAS)، سرورهای میکرو/ابر، و سیستم‌های تعبیه‌شده مانند رایانه‌های شخصی صنعتی تقویت می‌کند.

سیستم های پشتیبانی کننده از DDR4

هر نسل DDR با بقیه متفاوت است. DDR4 با DDR3 سازگار نیست، بنابراین یک DDR4 DIMM روی اسلات DDR3 DIMM قرار نمی گیرد. نه تنها بریدگی کلید هر نسل DDR متفاوت است، بلکه اندازه و آرایش پین DDR4 با DDR3 متفاوت است. توجه داشته باشید که در وسط ماژول DDR4، برخی از پین‌ها بلندتر هستند و شکل “V” کمی منحنی به آن می‌دهند. به اسناد مادربرد خود مراجعه کنید تا مطمئن شوید که اسلات DDR4 صحیحی دارد.

ما در آی تی مارکت تلاش کرده این که از هر لحاظ بتوانیم نیازهای شما مشتریان محترم را برآورده کنیم. بنابر این شما میتوانید از طریف همین سایت یا تماس با ما ، انواع رم های مورد نیاز خود را به صورت تکی و عمده تامین نمایید.