نحوه کارکرد RAM و انواع RAM ها

همانطور که می دانید ram معروفترین حافظه مورد استفاده در کامپیوتر است.
RAM مخفف عبارت RANDOM ACCESS MEMORY می باشد.
به دلیل اینکه دسترسی به سلول های حافظه RAM سریع اتفاق می افتد آن را بدین نام خوانده اند.
نقظه مقابل RAM را SAM می نامند که مخفف ACCESS MEMORY SERIAL می باشد و بدین معناست که داده ها را به صورت سریالی ( مثل نوار کاست ) در خود نگه می دارد.در SAM اگر به دنبال داده ای باشیم به ترتیب باید تمام حافظه تک به تک چک شود تا به داده مورد نظر برسیم ( مثل وقتی که بخحواهیم در یک نوار کاست به دنبال آهنگ مورد نظر باشیم که در این موقع باید تمام آهنگ ها را گوش دهیم تا به آیتم مورد نظر دست پیدا کنیم.)
اما در RAM در هر موفع و در هر شرایط مکانی از حافظه باشید مستقیما می توانید به داده مورد نظر دست پیدا کنید.
یک چیپ از حافظه تقریبا شبیه به میکرو پروسوسور همان IC هست .در این مدارات مجتمع میلیون ها ترانزیستور و خازن قرار دارند در تقریبا تمامی کامپیوتر ها در حافظه DRAM ( Dynamic random access memory ) ترانزیستور و خازن مجموعا با هم یک سلول حافظه را تشکیل می دهند .(این سلول ها خود نشان دهنده یک بیت از حافظه هستند)
می دانیم که این خازن یک بیت از حافظه را نگه داری می کند که محتوی یک است یا صفر .
در کنار این ترانزیستور به صورت سوئیچی عمل می کند که وظیفه کنترل مدارات را روی چیپ حافظه دارد که آیا محتویات خازن را بخواند یا اینکه موقعیت را برای نخواندن آن و تغییر در موضوع ایجاد کند.

یکی از عملیاتی که بر روی ram ها انجام می دهند عمل refresh کردن است که البته تنها مختص ram های پویاست. یک نکته راجع به ram های پویا این است که باید مداوم refresh شوند در غیر این صورت اطلاعات خود را از دست می دهند اما استفاده از refresh موجب کندی سرعت ram می شود .
سلول های حافظه ای در RAM بر روی یک تخته سیلیکونی به صورت آرایه هایی از سطر و ستون ها قرار دارند.ستون ها را با عنوان bitline , و سطر ها را با عنوان wordline مشهورند. محل تقاطع سطر و ستون ها محل آدرس حافظه است .یعنی هر آدرس حافظه با سطرها و ستون های متقاطع در آن مکان بیان می شوند.
قابل ذکر است که dram ها به طور مداوم ستون هایشان را شارژ می کنند تا ترانزیستورهای خود را به صورت فعال نگه دارند. زمانی که آن را شارژ می کنند مقدار ۱ را به آن اختصاص می دهند.
در زمان خواندن خازن برای اینکه مشخص شود که آیا محتویات آن صفر است یا یک یک امپلی فایر حساس مشخصث میکند که آیا ظرفیت آن آیا بیش از ۵۰ درصد پوشیده از الکترون است یا نه ؟؟
اگر پاسخ مثبت بود محتویات خازن برابر با یک است و در خلاف این امر محتویات خازن برابر با صفر است.

اما بحث ram های ایستا یا همان static RAM بحثی متفائت از RAM های پویاست.
RAM های ایستا مخفف static RAM می باشند که در آن ها نوعی flip-flop وجود دارد که هر بیت از حافظه را نگهداری می کند . static RAM دیگر نیازی به refresh شدن ندارند زیرا یک فلیپ فلاپ برای حافظه چهار تا شش ترانزیستور سیم کشی شده به هم دارد و دیگر نیازی به refresh شدن ندارد و به همین دلیل به خاطر اینکه کندی سرعت در static RAM به خاطر refresh وجود ندارد static RAM ها از ram های پویا برترند. اما لازم است بدانید static RAM ها گرانند زیرا بخش های بیشتر و متنوع تری در static RAM نسبت به پویا داریم که باعث می شود سلول های حافظه بیشتری را اشغال می کند پس بر روی چیپ حافظه از حافظه کمتری برخورداریم که این همان دلیل گران تر بودن آن است.
پس نتیجه ای که میتوانیم از مطالب فوق بدست آوریم این است که static RAM سرعت بیشتری دارد و البته گرانتر است اما ram های پویا سرعت کمتری دارند و در عین حال ارزان تر هستند.
همچنین می توانیم نتیجه بگیریم که ram های پویا برای برای حافظه بزرگتر کار برد بهتری خواهد داشت اما static RAM برای کش CPU بهتر است.
چیپ های حافظه امروزه به صورت کارت هایی که آن ها را ماژول بیان می کنند موجودند که با بر رسی یکی از آنها می توانیم اعدادی همچون ۳۲*۸ یا ۱۶*۴ را مشاهده کنیم.
یک نکته مهم راجع به RAM ها این است که باید بدانیم چه نوع RAM ای بر روی چه پایه ای قرار می گیرد.
در زیر به بیان برخی خصوصیات این نوع RAM ها و اتصالاتشان با مادر برد ( برد اصلی ) خواهیم پرداخت:

SIMM single in-line memory module :

در این نوع برد از حافظه از سی پین برای اتصال با ابعاد ۲در ۹ سانتی متر دارد در اکثر کامپیوتر ها simm ها را باید به صورت جفتی نصب کنیم و البته در هر دو میزان حافظه باید برابر باشند دلیل این امر آن است که پهنای باند ارتباطی باس مادر برد شما بیش از یک simm میباشد یعنی اگر شما می خواهید از ۱۶ نگابایت ram بهره مند شوید باید دو ram 8 مگابایتی نصب کنید.(پارسی کتاب )
اخیرا simm هایی در ابعاد ۲۵ در ۱۱ تولید شده اند که از ۷۲ پین برای ارتباط استفاده می کنند.
این پین ها برای افزایش باند است که تا بیش از ۲۵۶ مگابایت از حافظه رم را می توان بر ْنها نصب کرد . با این وجود با پیشرفت تکنولوژی از simm ها دیگر چندان استقبالی نمی شود و در مثابل آن از DIMM که مخفف Dual in-line Memory Module است استفاده می شود و طرفداران فراوانی در دنیاس سخت افزاری و ram ها دارند.
جالب است بدانیم در dimm ها حدودا ۱۶۴ تا ۱۸۴ پین وجود دارد و با ابعاد ۲۵ در ۱۴ سانتی متری هستند . که باعث گنجایش ۸ مگابایت تا یک گیگابایت گنجایش برای رم را فراهم می کند و برتری دیگر آن بر simm این است که نیازی به استفاده از ram های جفتی نیست.

توضیحات مختصری پیرامون انواع ram ها

در دنیای سخت افزار انواع RAM ها با قابلیت های متفاوتی وجود دارد که به صورت تیتر وار عبارتند از :
Sram) static RAM)
Dynamic RAM (DRAM)
FAST PAGE MODE Dynamic RAM FPM DRAM
Extended data-out put DYNAMIC RAM EDO DRAM
Extended data-out put DYNAMIC RAM EDO DRAM
DYNAMIC random access SD RAM Synchronous memory
DOUBLE Rate SDRAM DDR SDRAM
RDRAM Rambus DRAM
VRAM video RAM

Sram) static RAM)

این نوع RAM که همان RAM ایستا می باشد دارای تعدادی ترانزیستور برای هرسلول حافظه می باشد ( به تعداد ۸تا ۶ ) که بهتر است برای برای کش CPU استفاده شود . در ضمن گفتنی است که در این نوع RAM از خازن در سلول های حافظه استفاده نمی شود.

Dynamic RAM (DRAM)

این نوع حافظه که به RAM پویا نیز مشهور است دارای خازن در هر سلول که نیاز به REFRESH شدن دارند و البته در هر سلول حافظه ترانزیستور هایی هم وجود دارد .
این نوع حافظه نیاز به REFRESH دارد .(برخلاف استاتیک )

FAST PAGE MODE Dynamic RAM FPM DRAM

این نوع حافظه از نوع اولیه RAM دینامیکی ( پویا ) بوده و بیشترین سرعت انتقال داده ها در کش CPU به ۱۷۶ MBps میرسد.

Extended data-out put DYNAMIC RAM EDO DRAM

این نوع RAM مثل دیگر RAM ها به پردازش بیت به بیت و به طور مرتب و پشت سر هم نمی پردازد.بلکه به محض اینکه آدرس بیت اول را شناسایی کرد به دنبال بیت بعدی می رود و این باعث می شود تقریبا ۵ درصد سرعتی بیشتر به FPM RAM داشته باشد.

DYNAMIC random access SD RAM Synchronous memory

این نوع از حاظه ۵ درصد سرعتی بیشتر از edo DRAM دارد و معمول تر از نسخه اخیر است .

DOUBLE Rate SDRAM DDR SDRAM

این نوع حافظه همان SDRAM است البته با پهنای باند بیشتری است.
حداکثر سرعت ارتباط با کش لایه دو مقدار ۱۰۴۶ MBps می باشد البته برای باس ۱۳۳.

RDRAM Rambus DRAM

این نوع رم سرعت بسیار زیادی با با قیمت زیادی دارد.

CMOS RAM

مقدار کمی از حافظه که در کامپیوتر شما برای شناسایی دیگر اجزا به کار می رود این حافظه به یک باتری کوچک نیاز مند است همان باطری که وقتی در کیس را باز می کنید آن را می بینید

VRAM video RAM

این نوع حافظه رمی است که بر روی کارت گرافیک یا کارت ویدیویی شما نصب می شود.(پارسی کتاب )