رم کامپیوتر چیست؟ مروری بر تاریخچه رم و کاربردهای آن

معمولاً در سایت‌های تکنولوژی یا هنگام خرید گوشی و کامپیوتر، با کلمه‌ی «رم» زیاد برخورد می‌کنیم. اما رم کامپیوتر چیست و چه کاربردی دارد؟ در این مقاله، هرآنچه باید درباره رم کامپیوتر بدانید را با شما به اشتراک می‌گذاریم. رم یکی از اجزای مهم هر سیستم پردازشی از جمله کامپیوتر، لپ تاپ، گوشی هوشمند یا تبلت محسوب می‌شود و در حال حاضر شرکت‌های مختلفی رم کامپیوتر تولید می‌کنند؛ مثل رم کامپیوتر جی اسکیل، رم کامپیوتر گیل و غیره. در ادامه توضیح می‌دهیم که کار رم کامپیوتر چیست و این قطعه چطور کار می‌کند.

رم کامپیوتر چیست؟ تعریف ساده از حافظه های رم

رم یا حافظه دسترسی تصادفی – مخفف کلمات Random Access Memory به معنای حافظه‌ای با دسترسی تصادفی – یکی از قطعات سخت‌افزاری هر دستگاه کامپیوتری است که سیستم عامل، اپلیکیشن‌ها و داده‌های در حال استفاده در آن ذخیره می‌شوند تا پردازنده به سرعت به آنها دسترسی داشته باشد. رم، حافظه اصلی یک کامپیوتر است و سرعت خواندن و نوشتن روی آن نسبت به سایر انواع حافظه مثل هارد دیسک، درایو حالت جامد یا درایو نوری بیشتر است.

حافظه رم فرار است؛ یعنی اینکه با خاموش شدن کامپیوتر، اطلاعات موجود در این حافظه هم پاک می‌شوند. وقتی کامپیوتر دوباره روشن می‌شود، سیستم عامل و فایل‌های دیگر دوباره (معمولاً از روی‌ هارد یا SSD) وارد رم می‌شوند. در مجموع، رم فضایی برای ذخیره موقت داده‌هایی است که کامپیوتر آنها را پردازش می‌کند. سرعت و ظرفیت رم تأثیر چشمگیری بر عملکرد سیستم‌های کامپیوتری دارند.

1. وظایف حافظه رم

پس از پاسخ دادن به این سوال که رم کامپیوتر چیست نگاهی به عملکرد رم داریم. رم کامپیوتر به نوعی مثل حافظه کوتاه مدت انسان و هارد درایو هم شبیه به حافظه بلند مدت ما است. تمرکز حافظه کوتاه مدت، کارهای فوری است و حجم محدودی برای ذخیره اطلاعات دارد. با پر شدن حافظه کوتاه مدت، می‌توان اطلاعات موجود در آن را وارد حافظه طولانی مدت کرد.

کامپیوتر هم به همین صورت کار می‌کند. اگر حافظه رم پر شود، پردازنده باید دائماً به هارد دیسک مراجعه کند تا داده‌های قدیمی موجود در رم را با داده‌های جدید جایگزین کند. این فرایند، سرعت اجرای عملیات کامپیوتری را کاهش می‌دهد.

2. رم کامپیوتر چطور کار می‌کند؟

به این دلیل به رم، حافظه‌ای با دسترسی تصادفی گفته می‌شود که می‌توان مستقیماً به هر محل ذخیره اطلاعات یا هر آدرسی از این حافظه دسترسی داشت. در اصل، از این اصطلاح برای تفکیک حافظه اصلی از حافظه آفلاین استفاده می‌شد.

در گذشته، حافظه آفلاین به نوارهای مغناطیسی گفته می‌شد که در آنها باید برای دسترسی به یک داده خاص، کل نوار از ابتدا تا داده مورد نظر به صورت ترتیبی خوانده می‌شد. رم، طوری سازماندهی و کنترل می‌شود که امکان ذخیره و بازیابی مستقیم داده‌ها از هر بخش خاصی از آن وجود داشته باشد. سایر انواع حافظه (مثل هارد و سی دی) هم با روش دسترسی مستقیم یا همان تصادفی کار می‌کنند؛ اما برای توصیف چنین حافظه‌هایی از اصطلاح «دسترسی تصادفی» استفاده نمی‌شود.

ساختار رم شبیه به یک مجموعه جعبه است که هر کدام از آنها حاوی عدد صفر یا یک هستند. هر یک از این جعبه‌ها یک آدرس خاص دارند که بر اساس شماره ستون و سطر آن مشخص می‌شود. به یک مجموعه از این جعبه‌ها آرایه گفته می‌شود و هر جعبه یک سلول حافظه است. ابعاد رم و ظرفیت آن کوچک است. معمولاً لپ تاپ‌های امروزی 8 گیگابایت رم دارند؛ در حالی که ظرفیت هارد دیسک به 10 ترابایت هم می‌رسد.

در مقابل، هارد درایو اطلاعات را روی یک سطح مغناطیسی شبیه به صفحه گرامافون ذخیره می‌کند. در درایوهای SSD هم از تراشه‌هایی استفاده شده که بر خلاف رم فرار نیستند، بنابراین با قطع شدن برق، اطلاعاتشان از بین نمی‌رود. میکروچیپ‌های رم، در قالب ماژول‌های حافظه با هم ترکیب می‌شوند که این ماژول‌ها روی اسلات‌های مادربورد نصب می‌شوند.

بیشتر بخوانید: راهنمای خرید رم لپ تاپ

3. یک کامپیوتر باید چقدر رم داشته باشد؟

میزان رم مورد نیاز در کامپیوتر بستگی به کارهایی دارد که با کامپیوتر انجام می‌دهید، در حال حاضر حداقل میزان رمی که برای یک سیستم پیشنهاد می‌شود 8 گیگابایت است. اما اگر همزمان با اپلیکیشن‌های دیگر کار می‌کنید، حتی ممکن است رم 8 گیگابایت هم کافی نباشد. مثلاً میزان رم توصیه شده برای کارهایی مثل ویرایش ویدیو حداقل 16 گیگابایت است. برای اجرای فتوشاپ CC روی مک، حداقل رم توصیه شده 3 گیگابایت است. میزان رم مورد نیاز کامپیوتر ربطی به اینکه از رم کامپیوتر کینگستون استفاده می کنید یا رم کامپیور ای دیتا ندارد.

4. انواع حافظه رم

در مجموع، رم‌ ها دو نوع کلی دارند:

• حافظه رم پویا (DRAM): که رم اصلی کامپیوتر را تشکیل می‌دهد و برای حفظ داده‌های ذخیره شده، نیاز به حفظ جریان برق دارد. در هر لحظه، خازن مربوط به هر سلول از این حافظه شارژ دارد یا ندارد. هر چند میلی ثانیه یک بار می‌توان این داده‌ها را با شارژ الکتریکی جدید بازسازی کرد تا نشتی که از خازن صورت می‌گیرد، جبران شود. یک ترانزیستور هم وجود دارد که تعیین می‌کند آیا می‌توان مقدار موجود در یک خازن را خواند یا نوشت.
• حافظه رم ایستا (SRAM): که اطلاعات این نوع حافظه هم با قطع برق از بین می‌رود اما بر خلاف DRAM نیازی به نوسازی پیوسته اطلاعات ندارد. در این نوع رم، به جای خازن یک ترانزیستور نقش سوئیچ را دارد و یک حالت آن نشان دهنده عدد یک و دیگری نشان دهنده صفر است. برای ذخیره یک بیت داده در SRAM نیاز به چند ترانزیستور وجود دارد؛ در حالی که DRAM برای هر بیت یک ترانزیستور نیاز دارد. در نتیجه این نوع رم بزرگتر، گران‌تر اما سریع‌تر از رم پویا است و نسبت به آن برق کمتری استفاده می‌کند. این نوع رم بیشتر با مقادیر کوچک در کش پردازنده کاربرد دارد.

5. تاریخچه رم و SDRAM

در ابتدا، سرعت کلاک رم با کلاک پردازنده تفاوت داشت و این اختلاف سرعت مشکل ساز بود چون با افزایش قدرت پردازنده‌ها، حافظه‌های رم نمی‌توانستند درخواست CPU را برای تأمین داده‌ها برآورده کنند.

در اوایل دهه 1990 میلادی، با رونمایی از حافظه DRAM همگام یا SDRAM سرعت کلاک این دو همگام شد. به این ترتیب، همگام سازی حافظه کامپیوتر با ورودی‌های پردازنده باعث شد که کامپیوترها بتوانند سریع‌تر کارها را انجام دهند.

در حدود سال 2000 حافظه DDR SRAM معرفی شد که در یک چرخه کلاک، دو برابر داده را منتقل می‌کرد. این نوع رم هم سه بار با نام‌هایی مثل DDR2، DDR3 و DDR4 تکامل یافته که هر نسخه، مصرف برق کمتر و سرعت انتقال داده بیشتری دارد و با برندهای مختلف از جمله رم کامپیوتر کینگستون، رم کامپیوتر ‌ای دیتا و غیره ساخته شده‌اند.

حتما بخوانید: بهترین مارک رم کامپیوتر چیست؟

6. مقایسه رم فیزیکی و رم مجازی

احتمال پر شدن رم کامپیوتر زیاد است به خصوص هنگام اجرای همزمان چند کار. سیستم عامل‌ها می‌توانند با استفاده از حافظه مجازی، این کمبود رم را جبران کنند.

با رم مجازی، داده‌ها موقتاً از رم به دیسک منتقل می‌شوند و به این ترتیب، فضای آدرس مجازی با استفاده از حافظه فعال رم و حافظه غیرفعال موجود در هارد گسترش می‌یابد تا یک فضای آدرس پیوسته تشکیل شود. با استفاده از حافظه مجازی، سیستم می‌تواند همزمان چندین نرم‌افزار را بارگذاری کند و هر عملیات طوری اجرا شود که انگار به حافظه نامحدودی دسترسی دارد بدون اینکه نیاز به اضافه کردن رم بیشتری وجود داشته باشد.

یکی از معایب حافظه مجازی این است که سرعت کامپیوتر را کاهش می‌دهد چون داده‌ها باید بین حافظه مجازی و فیزیکی نگاشت شوند. در رابطه با رم فیزیکی، نرم‌افزارها مستقیماً با رم کار می‌کنند.

7. مقایسه رم و حافظه فلش

فلش مموری و رم هر دو از تراشه‌های حالت جامد تشکیل شده‌اند اما هر یک از آنها به دلیل تفاوت‌هایی که در شیوه ساخت، عملکرد و قیمت‌شان وجود دارد، نقش‌های متفاوتی در سیستم‌های کامپیوتری دارند. از حافظه فلش برای ذخیره اطلاعات استفاده می‌شود و رم به عنوان حافظه فعالی کاربرد دارد که روی داده‌های بازیابی شده از حافظه دائمی، محاسبات انجام می‌دهد.

یکی از تفاوت‌های مهم بین رم و حافظه فلش این است که فلش مموری رم سرعت و قیمت کمتری از رم داشته و غیرفرار است در نتیجه از این نوع رم برای ذخیره دائم اطلاعات استفاده می‌شود.

8. مقایسه رم و رام

حافظه فقط خواندنی یا رام، حاوی داده‌هایی است که فقط می‌توان آنها را خواند و امکان نوشتن اطلاعات روی این حافظه وجود ندارد. رام، حاوی نرم‌افزارهای لازم برای بوت شدن دستگاه است که هر زمان کامپیوتر روشن می‌شود، از آنها استفاده می‌شود. به طور کلی، چنین حافظه‌ای قابل تغییر یا برنامه نویسی مجدد نیست.

داده‌های موجود در رام فرار نیستند و با قطع برق از بین نمی‌روند. در نتیجه، از این نوع حافظه برای ذخیره دائم داده‌ها استفاده می‌شود. معمولاً ظرفیت رام در حد چند مگابایت است در حالیکه رم چندین گیگابایت ظرفیت دارد.

حتما بخوانید: تفاوت رم ddr3 و ddr4

9. گرایشات روز و مسیرهای پیشرفت آینده

پس از پاسخ دادن به این سوال که رم کامپیوتر چیست و چه انواعی دارد، نگاهی به مسیرهای آینده این صنعت داریم. یکی از انواع حافظه‌های جدید، RRAM یا ReRAM (مخفف Resistive Random Access Memory به معنای حافظه دسترسی تصادفی مقاومتی) است. این حافظه غیرفرار، قابلیت تغییر مقاومت مواد دی‌الکتریکی که از آن تشکیل شده است را دارد. دستگاه‌های ReRAM حاوی یک ممریستور یا مقاومت حافظه‌دار هستند که با اعمال ولتاژهای مختلف، تغییر مقاومت پیدا می‌کند.

سرعت سوئیچ ReRAM نسبت به سایر تکنولوژی‌های ذخیره غیرفعال مثل فلش NAND بیشتر است. همچنین این نوع حافظه تراکم ذخیره بیشتر و مصرف انرژی کمتری نسبت به فلش NAND دارد. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که ReRAM به عنوان حافظه حسگرهای مورد استفاده در صنعت، خودروسازی و اینترنت اشیاء بسیار مناسب باشد.

سال‌هاست که شرکت‌ها سعی دارند تکنولوژی ReRAM را توسعه داده و در محصولات تجاری استفاده کنند. در حال حاضر چند شرکت محدود چنین حافظه‌هایی را دارند. تکنولوژی 3D XPoint مثل Optane از شرکت اینتل می‌تواند شکاف بین رم پویا و حافظه فلش NAND را پر کند. این نوع حافظه دارای یک معماری بدون ترانزیستور است و سرعت آن به اندازه DRAM نیست اما غیرفرار است.

از نظر قیمت و عملکرد، تکنولوژی 3D XPoint بین حافظه سریع اما گرانِ DRAM و حافظه ارزان قیمت‌تر NAND قرار دارد. ممکن است با پیشرفت فناوری، کم کم شاهد نزدیک‌تر شدن مشخصات حافظه داخلی و رم باشیم.

جمع بندی

در این مطلب توضیح دادیم که رم کامپیوتر چیست و چه کاربردهایی دارد. همانطور که اشاره شد، حافظه رم نقش مهمی در عملکرد هر دستگاهی دارد و با وجود آن، اپلیکیشن‌ها نیاز ندارند که برای بازیابی اطلاعات موردنیازشان دائماً حافظه دائم را جستجو کنند. قابلیت‌هایی مثل ارسال اعلان و هشدار در پس زمینه به لطف وجود رم‌هایی قدرتمند ممکن شده‌اند.

همچنین امروزه شرکت‌ها سعی دارند با افزایش بهره وری و بهینه سازی رم، عملکرد دستگاه‌های خودشان را بهبود ببخشند. مثلاً گوشی‌های آیفون حدود 6 گیگابایت رم دارند (که نسبت به سایر گوشی‌های پرچمدار بسیار کمتر است.) اما سیستم عامل آنها طوری بهینه سازی شده که رم کمتری مصرف می‌کند. در مجموع با توجه به اهمیت بسیار زیاد و نقش حافظه رم در سرعت سیستم‌ها، انتظار می‌رود که پیشرفت‌های این حوزه همچنان ادامه داشته باشد.

شما می‌توانید برای خرید و خواندن مقاله‌های بیشتر به فروشگاه مقداد آی تی و مجله مقداد آی تی مراجعه کنید.

منبع: techtarget.com