رم (RAM) چيست و چه تأثيري بر عملكرد كامپيوترها دارد؟

آيا تا به حال به اين فكر كرده‌ايد كه كامپيوتر چگونه برنامه‌هاي زيادي را به‌صورت همزمان اجرا مي‌كند يا اينكه چگونه بازي‌هاي سنگين و پيچيده به‌سرعت و بدون تأخير اجرا مي‌شوند؟ يكي از قطعات سخت‌افزاري‌ كه در اجراي درست وظايف يادشده نقش اساسي دارد، رم كامپيوتر است.

در مقاله‌ي پيش‌رو رم كامپيوتر را تعريف و در مورد انواع و عملكرد آن صحبت مي‌كنيم؛ اما ابتدا بهتر است با مثالي ساده، ذهن شما را براي درك دقيق‌تر عملكرد رم‌ها آماده كنيم.

فرض كنيد با دوستانتان به سالن فوتسال رفته‌ايد و قرار است تعداد مشخصي بازيكن در زمين حضور داشته باشند. اگر ظرفيت سالن به اندازه‌اي نباشد كه تمام بازيكنان به‌راحتي در زمين جاي گيرند، در اين صورت شايد كيفيت بازي آن‌ها تحت‌تأثير ظرفيت كم سالن قرار بگيرد؛ بنابراين اگر اندازه‌ي سالن مناسب با تعداد بازيكنان و نوع بازي آن‌ها باشد، بازي فوتسال نيز به‌درستي

رم‌ها نيز مانند سالن‌هاي فوتسال به‌صورت موقتي ظرفيت خود را در اختيار گروه‌هاي مختلف بازيكنان يا همان برنامه‌هاي كامپيوتري قرار مي‌دهند كه نوع و سرعت آن‌ها، تأثير مستقيمي در اجراي درست برنامه‌‌ها و بازي‌ها دارد. حال كه ذهنتان كمي آماده شد، بياييد رم‌ها را تخصصي‌تر بشناسيم.

RAM يا Random Access Memory به معني حافظه دسترسي تصادفي، نوعي حافظه‌ي موقت است كه اطلاعات مورد نياز پردازنده را به‌طور موقت ذخيره مي‌كند تا هرموقع كه نياز بود بسيار سريع و تصادفي در اختيار CPU قرار بگيرند.

رم يكي از قطعات مهم كامپيوتري است كه بدون آن اجراي هيچ برنامه‌اي در هيچ سيستم‌عاملي ممكن نيست. حال در اين ميان، برخي از سيستم‌عامل‌ها با توجه به كدهاي منبع خود، به رم‌هاي با ظرفيت كمتر يا بيشتري نياز دارند.

رم از تعداد زيادي ترانزيستور و خازن كوچك تشكيل شده است كه هر جفت ترانزيستور و خازن يك سلول را تشكيل مي‌دهند و اين سلول‌ها با نگه‌داشتن بار الكتريكي داده‌ها را ذخيره مي‌كنند. سلول‌ها بارهاي الكتريكي را براي نوشتن، بازنويسي و پاك كردن داده‌ها نگه مي‌دارند و آزاد مي‌كنند.

استفاده از دسترسي تصادفي در نام‌گذاري ماژول‌هاي رم از اين واقعيت ناشي مي‌شود كه درواقع داده‌ها را مي‌توان به هر ترتيبي و در هر سلولي نوشت و تا زماني كه مكان فيزيكي سلول حاوي داده‌ي مشخص باشد، مي‌توان اطلاعات را از هر سلولي خواند.

رم‌ها از انديشه متخصصين فرم‌فكتور و نوع متخصصي داراي ظرفيت، سرعت و مدل‌هاي گوناگوني هستند كه تشخيص آن‌ها از هم كار سختي نيست.

رم‌ها به‌طور كلي به دو نوع ايستا (SRAM) و پويا (DRAM) تقسيم مي‌شوند كه تفاوت اصلي، در نحوه‌ي ذخيره و نگهداري اطلاعات و متخصصد آن‌ها است.

رم‌هاي ايستا براي هر بيت از حافظه از چند ترانزيستور استفاده مي‌كنند كه بدون نياز به نوسازي مداوم، اطلاعات را حفظ مي‌كنند. همچنين عملكرد سريع‌تر و مصرف انرژي پايين‌تر باعث مي‌شود كه ارزش رم ايستا بالاتر از مدل پويا باشد. رم‌هاي ايستا معمولاً براي حافظه‌ي كش پردازنده‌ها استفاده مي‌شوند.

رم‌هاي پويا (DRAM) كه موضوع اصلي مقاله هستند، براي هر بيت از حافظه از يك ترانزيستور و يك خازن استفاده مي‌كنند كه اطلاعات را با شارژ و تخليه‌كردن الكترون‌ها نشان مي‌دهند؛ اما خازن‌ها به مرور زمان اطلاعات را از دست مي‌دهند؛ بنابراين رم‌هاي پويا بايد به‌طور مرتب نوسازي شوند تا اطلاعات را حفظ كنند.

رم‌هاي پويا حتي در بهترين مشخصات، از مدل‌هاي ايستا كندتر و پرمصرف‌تر هستند؛ از اين رو ارزش آن‌ها نيز كمتر است. رم‌هاي پويا معمولاً به‌عنوان حافظه‌ي اصلي سيستم‌ها انتخاب مي‌شوند كه اكثر آن‌ها رم‌هاي DDR هستند.

فرم‌فكتور به شكل و اندازه رم اشاره دارد كه بايد با اسلات‌هاي مادربرد مطابقت داشته باشد؛ از اين رو رم‌‌هاي پويا در ۲ فرم فاكتور DIMM و SODIMM عرضه مي‌شوند. رم‌هاي DIMM بزرگ‌تر و كشيده‌تر هستند و در كامپيوترهاي دسكتاپ و سرورها استفاده مي‌شوند.

رم هاي SODIMM كوچكتر و باريك‌تر هستند و در لپ‌تاپ‌ها، Mini PCها و كامپيوترهاي All In One تعبيه مي‌شوند. اين تفاوت در اندازه و شكل باعث مي‌شود كه رم‌هاي DIMM و SODIMM از سوكت‌ها و اتصالات متفاوتي براي نصب روي مادربرد بهره ببرند.

رم‌هاي SODIMM پين‌هاي مسي كمتري دارند و به‌صورت افقي درون اسلات‌هاي مادربرد قرار مي‌گيرند، درحالي‌كه رم‌هاي DIMM با پين‌هاي مسي بيشتر، به‌صورت عمودي درون اسلات‌هاي مادربرد جاي مي‌گيرند.

با شناختي نسبي از تعريف، انواع و نحوه‌ي عملكرد رم‌ها، اكنون بايد بدانيم كه چه رمي سريع‌تر است. عوامل زيادي در كاركرد سريع‌تر رم‌ها نقش دارند كه از ميان آن‌ها مي‌توان به فركانس‌هاي بالاتر، تأخير كمتر و كانال‌هاي بيشتر اشاره كرد.

رم‌ها از پرسرعت‌ترين قطعات در دنياي لوازم كامپيوتري محسوب مي‌شوند كه‌ حتي سريع‌ترين SSDها هم نمي‌توانند با سرعتي كه رم‌ها ارائه مي‌دهند، رقابت كنند.

فركانس رم يا سرعت كلاك با واحد مگاهرتز (MHz) نشان داده مي‌شود و بيان مي‌كند كه ترانزيستورهاي داخل رم در هر ثانيه چندبار بين صفر و يك سوئيچ مي‌كنند. نرخ تبادل داده كه ارتباط مستقيمي با فركانس رم دارد، نشان مي‌دهد كه هر ماژول در هر ثانيه چه مقدار داده را از/به پردازنده انتقال مي‌دهد و واحد اندازه‌گيري آن مگاترنسفربرثانيه (MT/s) است.

فرض كنيد ماژولي با نام Corsair Vengeance LPX 3600 CL16 DDR4 را در فروشگاه‌هاي محلي يا اينترنتي مشاهده مي‌كنيم. در ابتدا بايد بدانيد كه اين ماژول با فركانس ۱۸۰۰ مگاهرتز كار مي‌كند نه ۳۶۰۰ مگاهرتز!

ماژول موردانديشه متخصصين ما داده‌ها را با نرخ ۳۶۰۰ مگاترنسفربرثانيه انتقال مي‌دهد كه نشان‌دهنده‌ي نرخ تبادل داده و ۲ برابر ميزان فركانس رم است؛ بنابراين عدد 3600Mhz در نام ماژول به معني ميزان فركانس آن نيست.

اگر ما يك ماژول ديگر از رم يادشده را در كنار رم قبلي روي مادربرد قرار دهيم، با اينكه دو ماژول داريم، هنوز رم‌ها در فركانس ۱۸۰۰ مگاهرتز و نرخ تبادل داده ۳۶۰۰ مگاترنسفربرثانيه كار‌ مي‌كنند و چيزي در اين زمينه‌ها تغيير نكرده و همه‌چيز يكسان است.

اكنون رم‌ها به‌صورت دو كاناله (Dual Channels) كار مي‌كنند و پردازنده (دو هسته‌اي يا بيشتر) مي‌تواند به‌صورت جداگانه و ازطريق ۲ كانال به ماژول‌هاي رم دسترسي پيدا كند. چنين عملكردي نرخ تبادل داده‌ي ما را به لطف فناوري DDR دو برابر مي‌كند و سرعت كلي سيستم بالاتر مي‌رود. در حال حاضر پردازنده‌هايي وجود دارند كه از پيكربندي چهار كاناله (Quad Channel) و ۸ كاناله‌ي (Octa Channel) رم‌ها نيز همراهي مي‌كنند كه البته استفاده از چنين سخت‌افزار قدرتمندي براي سيستم‌هاي خانگي توصيه نمي‌شود.

DDR يا Double Data Rate نوعي فناوري حافظه محسوب مي‌شود كه در كامپيوترها و ساير دستگاه‌هاي الكترونيكي براي افزايش عملكرد مورد استفاده قرار مي‌گيرد و به‌نوعي جايگزين فناوري SDR يا Single Data Rate به‌حساب مي‌آيد كه عملكرد آن را دو برابر كرده است.

صحبت از دو برابر شدن عملكرد يعني فناوري DDR مانند گذرگاهي عمل مي‌كند كه نرخ داده را در ماژول‌ها دو برابر مي‌كند و باعث مي‌شود كه داده‌ها به‌صورت همزمان دريافت و ارسال شوند. فناوري DDR در طول سال‌ها با كاهش ارزش و افزايش سرعت ذخيره‌سازي تكامل يافته است تا پاسخ‌گوي نيازهاي تمام‌نشدني سيستم‌هاي كامپيوتري براي سريع‌تر شدن باشد.

حافظه‌ي DDR در بسياري از دستگاه‌ها از جمله رايانه‌هاي شخصي، سرورها، كنسول‌هاي بازي و موبايل‌هاي تلفن همراه استفاده مي‌شود. در رايانه‌هاي شخصي، حافظه‌ي DDR به‌عنوان حافظه‌ي اصلي عمل مي‌كند كه وظيفه‌ي ذخيره‌ي سيستم‌عامل، برنامه‌ها و داده‌هايي را برعهده دارد كه در لحظه مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

حافظه‌ي DDR علاوه‌بر متخصصدي كه در كامپيوترها، سرورها و ساير دستگاه‌هاي الكترونيكي دارد، در برنامه‌هاي متخصصدي ديگري مانند سيستم‌هاي خودرو و اتوماسيون صنعتي نيز استفاده مي‌شود.

ورژن‌هاي مختلف حافظه‌هاي DDR

حافظه‌هاي DDR در نسخه‌هاي مختلفي در دسترس هستند كه شامل DDR1 و DDR2 و DDR3 و DDR4 و DDR5 مي‌شوند و در آينده‌اي نزديك حافظه‌هاي DDR6 نيز راه خود را به سيستم‌هاي مختلف باز خواهند كرد.

هر كدام از انواع حافظه‌هاي DDR مي‌توانند از حداكثر ظرفيت مشخصي در هر ماژول بهره ببرند. مثلاً حافظه‌هاي DDR1 حداكثر تا يك گيگابايت و حافظه‌هاي DDR4 تا ۳۲ گيگابايت در هر ماژول را پشيباني مي‌كنند كه اين عدد در جديدترين حافظه‌هاي DDR5 به حداكثر ۱۲۸ گيگابايت رسيده است.

تفاوت نسل‌هاي مختلف حافظه‌هاي DDR تنها به ظرفيت آن‌ها برنمي‌گردد بلكه فركانس، مصرف انرژي و پهناي باند نيز نسل‌به‌نسل افزايش يافته‌ است. رم‌هاي DDR4 در بازه‌ي فركانسي ۱۶۰۰ تا ۳۲۰۰ مگاهرتز فعاليت مي‌كنند؛ در حالي كه رم‌هاي جديد DDR5 در فركانس پايه‌ي ۴۸۰۰ مگاهرتز كار مي‌كنند.

رم‌هاي DDR5 در زمينه‌ي مصرف انرژي نيز نسبت به رم‌هاي DDR4 كه با ولتاژ ۱٫۲ ولت كار مي‌كنند بهينه‌تر شده‌اند و تنها با ولتاژ ۱٫۱ ولت كار مي‌كنند. ارتقاي عملكرد در عين كاهش مصرف انرژي امري بسيار مهم و متخصصدي است كه تأثير آن را در بسياري از دستگاه‌هاي قابل‌ حمل مانند لپ‌تاپ‌ها ديده‌ايم.

شبنم توايي

DDR5 چيست؟ هرآنچه بايد درباره‌ جديد‌ترين استاندارد رم بدانيد [به همراه ويديو]

مطالعه '11

اكنون پردازنده‌هاي نسل ۱۲ به بعد اينتل و پردازنده اي ام دي سري ۷۰۰۰ از حافظه‌هاي جديد DDR5 همراهي مي‌كنند كه در صورت داشتن آن‌ها مي‌توانيد براي خريد رم جديد يا ارتقاي رم DDR4 قبلي به مدل DDR5 اقدام كنيد؛ اما به‌دليل بالا بودن ارزش رم DDR5 و كارايي مناسب مدل‌هاي DDR4، شايد در حال حاضر نياز چنداني به ارتقا وجود نداشته باشد.

رم‌هاي LPDDR و GDDR

رم‌ LPDDR يا به اختصار Low Power Double Data Rate نوعي از رم DDR محسوب مي‌شود كه اندازه‌ي كوچك‌تر و مصرف انرژي كمتري از نسل مشابه رم DDR دارد. جديدترين نسل رم‌هاي LPDDR كه LPDDR5 نام دارند، نسبت به مدل‌هاي قبلي يعني LPDDR4 ارتقا يافته‌اند و با مسير توسعه متفاوت، اكنون نرخ تبادل داده در آن‌ها از ۳۲۰۰ به ۶۴۰۰ مگاترنسفربرثانيه رسيده است.

رم‌هاي LPDDR5 در بيشتر دستگاه‌هاي الكترونيكي قابل‌حمل مانند موبايل‌، تبلت، ساعت هوشمند و برخي لپ‌تاپ‌ها استفاده مي‌شوند.

رم‌هاي GDDR يا Graphics Double Data Rate نوع ديگري از رم‌هاي DDR هستند كه مي‌توان از آن‌ها به‌عنوان حافظه‌ي گرافيكي ياد كرد. رم‌هاي يادشده فركانس بيشتري از رم‌هاي DDR دارند و به‌دليل استفاده در كارت گرافيك يا كنار پردازنده‌ي گرافيكي لپ‌تاپ‌ها، گرماي كمتري نسبت به ساير رم‌ها توليد مي‌كنند.

جديدترين نسل حافظه‌هاي GDDR كه در جديدترين گرافيك‌ها به‌كار رفته، GDRR6 نام دارد و نسخه‌ي جديدتر حافظه‌هاي GDRR5 است كه حدود يك دهه قبل معرفي شد؛ بنابراين در نام‌گذاري اين حافظه‌ها نبايد دچار اشتباه شويم و آن‌ها را يك نسل جلوتر از حافظه‌هاي DDR5 يا LPDDR5 بدانيم.

تفاوت بين رم‌هاي سيستمي و گرافيكي و نقش آن‌ها در اجراي بازي‌ها چيست؟ رم‌هاي سيستمي براي بارگذاري و اجراي بازي و برنامه‌هاي مرتبط با آن مانند صدا، متن و منوها مورد نياز هستند؛ اما رم‌هاي گرافيكي براي ذخيره و نمايش بافت‌ها، مدل‌ها، افكت‌ها و ساير عناصر گرافيكي بازي مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

هر دو نوع رم براي ايجاد تجربه‌ي روان و باكيفيت بازي‌ها مهم هستند؛ اما رم‌هاي گرافيكي در بازي‌هاي سنگين و پيشرفته تأثير بيشتري دارند. براي اطلاعات بيشتر در اين زمينه، مي‌توانيد به مقاله‌ي RAM در مقابل VRAM نيز سري بزنيد تا از جزئيات دقيق‌تر حافظه‌هاي سيستمي و گرافيكي آگاه شويد.

فاكتور ديگري به‌نام تأخير CAS نيز روي سرعت كلي رم تأثير مي‌گذارد. زمان تأخير رم با واحد CL يا CAS Latency نشان داده مي‌شود و بيانگر تعداد چرخه‌هاي كاملي است كه رم براي پاسخ به درخواست پردازنده نياز دارد. هرچه زمان تأخير رم كمتر باشد، سرعت پاسخ‌دادن آن سريع‌تر خواهد بود.

به‌عنوان مثال در رمي با تأخير C16، يعني رم ۱۶ چرخه كامل نياز دارد تا درخواست مورد انديشه متخصصين را تكميل كند. توجه داشته باشيد كه دو رم مختلف با فركانس و نرخ تبادل داده يكسان صرفاً داراي تأخير CAS يكساني نيستند و ممكن است تأخير هر ماژول با ماژول ديگر فرق كند.

در رم‌هاي جديد DDR5 امكان دارد با تأخير CL40 مواجه شويد كه شايد باعث نگراني و ترديدتان نسبت به پايين بودن سرعت آنان شود؛ اما همان‌طور كه پيش‌تر گفتيم تمام سرعت رم به يك مقوله خاص محدود نمي‌شود و فاكتورهاي ديگري در اين امر دخيل هستند؛ بنابراين تأخير بالاي رم‌هاي DDR5 نسبت به DDR4 در حد يك يا دو نانوثانيه است و چيزي نيست كه قابل‌ توجه باشد.

از طرف ديگر فركانس و نرخ تبادل داده‌ي بالاتر در رم‌هاي DDR5 كمبود بسيار ناچيز در زمينه‌ي نرخ تأخير را به‌طور ويژه‌اي جبران مي‌كنند تا در عملكرد كلي به‌طور دقيق متوجه ارتقا نسل DDR4 به DDR5 شويم.

كاركرد درست ماژول‌هاي رم به ظرفيت مورد نياز ما نيز بستگي دارد. ظرفيت رم به ميزان حافظه‌اي كه مي‌تواند داده‌ها را ذخيره كند اشاره دارد و واحد اندازه‌گيري آن گيگابايت به‌شمار مي‌آيد؛ به عنوان مثال براي اجراي ويندوز ۱۰، حداقل ظرفيت رم ۲ گيگابايت براي نسخه‌ي ۳۲ بيتي و ۴ گيگابايت براي نسخه‌ي ۶۴ بيتي نياز است.

سرعت رم‌ها تنها به يك فاكتور خاص محدود نمي‌شود و بايد به نكات مختلفي توجه كنيد؛ بنابراين مي‌توان رمي را پرسرعت ناميد كه از فركانس و نرخ تبادل داده بالا و تأخير كمي برخوردار و ظرفيت و نوع آن با سيستم شما سازگاري كاملي داشته باشد.

رم‌ها مانند هارد كامپيوتر از جمله قطعاتي هستند كه پس از گذشت زماني‌ طولاني، باتوجه به همراهي مادربرد و سيستم‌عامل، مي‌توانند با مدل جديدتر و قوي‌تر تعويض شوند. در مقاله‌ي يادگيريي راهنماي تعويض رم لپ تاپ، نحوه كامل ارتقاي سخت‌افزاري رم توضيح داده شده است.

انتخاب ظرفيت مناسب رم، بستگي به اين دارد كه از كامپيوتر خود چگونه استفاده مي‌كنيد يا چندين برنامه به‌صورت همزمان در پس‌زمينه باز هستند.

• استفاده معمول روزانه: ۸ گيگابايت رم براي وب‌گردي، تماشاي فيلم، ويرايش اسناد و ساير كارهاي سبك و نسبتا سنگين روزانه كافي است. همچنين مي‌توانيد با اين مقدار رم، بازي‌هاي زيادي را اجرا كنيد و كمي ويرايش عكس يا ويديو نيز انجام دهيد.

• بازي كردن: ۱۶ گيگابايت رم براي اكثر بازي‌هاي جديد توصيه مي‌شود، به خصوص اگر مي‌خواهيد آن‌ها را در بالاترين تنظيمات گرافيكي اجرا كنيد و چندين تب يا برنامه در پس‌زمينه باز باشد. برخي از بازي‌ها ممكن است به رم بيشتري نياز داشته باشند؛ بنابراين بايد قبل از بازي، سيستم مورد نياز را مطالعه كنيد.

• توليد محتواي تصويري و ويديويي: ۳۲ يا ۶۴ گيگابايت رم براي كارهاي حرفه‌اي يا فشرده با نرم‌افزارهايي مانند Adobe Photoshop و Premiere Pro و After Effects يا برنامه‌هاي مدل‌سازي و رندر سه‌بعدي ايدئال است. اين مقدار رم به شما كمك مي‌كند كه فايل‌هاي حجيم، پروژه‌هاي پيچيده و چندين لايه را بدون كاهش سرعت يا خرابي مديريت كنيد.

• توليد موسيقي: ۶۴ گيگابايت رم براي توليدكنندگان موسيقي كه از نرم‌افزارهايي مانند FL Studio و Ableton Live يا Orchestral Tools استفاده مي‌كنند، پيشنهاد مي‌شود. اين مقدار رم شما را قادر مي‌سازد تا با نمونه‌ها، ابزارها و افكت‌هاي باكيفيت، بدون اشكال تأخير يا عملكرد كار كنيد.

نكات گفته‌شده تنها دستورالعمل‌هاي كلي هستند و نياز واقعي هر فرد ممكن است بسته به موردي خاص، سخت‌افزار و ترجيحات او متفاوت باشد. هميشه مي‌توانيد ميزان مصرف فعلي رم خود را با Task Manager در ويندوز يا Activity Monitor در macOS مطالعه كنيد تا ببينيد سيستم شما چقدر از حافظه استفاده مي‌كند و آيا نياز به ارتقاء داريد يا خير.