( RAM ) ← " Random access memory " part 1

[laith_alyousef]

السلام عليكم ورحمه الله ​

كيف حالك اخي القارئ اتمنى ان تكون بافضل حال
لاستقبال كمية المعلومات الجميلة من هذه الدرس والمتعلق بال ( RAM )

مبدئيا ال ( RAM ) هي اختصار ل Random access memory

كما شرحنا سابقا بان ال processing unit هو اهم جزء بالحاسوب ولكن
الفكرة هنا انه اذا استثمرت في processor على حساب ال ram
من الممكن جدا ان تفقد ميزة قوة ال processor

لنفهم وظيفة ram هي اليد اليمنى لل processor
حيث انه عندما يقوم الprocessor بالمعالجة والحسابات المنطقية وباقي وظائفة
يتم الاحتفاظ بهذه التعليمات بداخل ال ram

كل ما زادت سعة ال ram وسرعتها اعلى حققت افضل استفادة من processor

الخلاصة : للحصول على افضل اداء للجهاز هي الاهتمام بال processor
وايضا الاستثمار في ال ram

هنالك اعتقاد خاطئ بان ال ram هي المسؤولة عن سرعة الجهاز وهذه خطأ
لان الذي يحكم مدى قوه وسرعة الجهاز هو processor
ولكن اذا كانت سرعة ال ram لا تتناسب مع ال processor سنحصل على اداء اقل

الان ما معنا Random access memory - او ذاكرة الوصول العشوائي

لتعلم عزيزي القارئ بان هنالك طريقتين للتخزين المعلومات والوصول اليها

Random access - Linear Access

​

---

1. الوصول الخطي (Linear Access):​

• في الوصول الخطي، يتم الوصول إلى البيانات بترتيب متسلسل. بمعنى آخر، يجب الوصول إلى البيانات بالتسلسل من بداية الوسيط إلى نهايته.
• على سبيل المثال، إذا كنت تقوم بقراءة ملف نصي بشكل خطي، فستقوم بالبدء من البداية والقراءة بالتسلسل حتى تصل إلى الجزء الذي تريده.
• الوصول الخطي يكون بطيئًا إذا كنت بحاجة إلى الوصول إلى معلومات تقع بعيدًا عن نقطة البداية.

ومن التطبيقات البرمجية عليها اذا قمت بدراسة data structurers ول Algorithms

ستكون :
[LIST] [*]linear [/LIST]
مثل array - linked list - stacks - Queue

• [*]NON linear [*]

مثل graphs - trees …

2. الوصول العشوائي (Random Access):​

• في الوصول العشوائي، يمكن الوصول إلى أي بيانات مباشرة دون الحاجة إلى الانتقال بترتيب خطي. يمكن الوصول إلى أي موقع داخل وسيط التخزين مباشرة.
• على سبيل المثال، إذا كنت تستخدم الوصول العشوائي على القرص الصلب، يمكنك الوصول إلى أي ملف على القرص مباشرة دون الحاجة إلى البحث عنه بالتسلسل.
• الوصول العشوائي يكون أسرع بكثير من الوصول الخطي لأنه لا يتطلب الانتقال عبر البيانات بترتيب.

من الجدير بالذكر أن نوع الوصول يعتمد على نوع وسيلة التخزين.
فعلى سبيل المثال، يكون الوصول إلى القرص الصلب القديم ذو الأقراص المرنة بطيئًا
وخطيًا (Linear Access)، بينما توفر الأقراص الصلبة الحديثة والأقراص الصلبة الثابتة
والأقراص الصلبة الحالة الصلبة الوصول العشوائي بسرعة عالية.

حاس بضياع نوضح بامثلة اكثر لتثبيت المعلومة

الوصول العشوائي (Random Access):

1. قواعد البيانات: في قواعد البيانات، يتم استخدام الوصول العشوائي للبحث عن سجلات معينة في الجداول.
   على سبيل المثال، يمكنك استخدام SQL لاسترجاع سجل معين من جدول قاعدة البيانات بناءً على مفتاح أساسي.
   
   
2. الأقراص الصلبة (Hard Drives): عندما تقوم بفتح ملف على الكمبيوتر، يتم استخدام الوصول العشوائي للوصول إلى الملف مباشرة دون الحاجة إلى قراءة جميع البيانات السابقة في الملف.
   
   
3. الذاكرة RAM: في البرمجة، يمكنك استخدام الذاكرة RAM لتخزين بيانات مؤقتة والوصول إليها بشكل عشوائي بسرعة عالية.

هنا ننتقل الى

الوصول الخطي (Linear Access): مثل

1. القوائم المتسلسلة: عندما تستخدم قائمة متسلسلة في البرمجة، يتعين عليك الانتقال من عنصر إلى آخر بترتيب خطي.
   على سبيل المثال، للعثور على عنصر معين في القائمة، يجب عليك بدء البحث من البداية والانتقال من عنصر إلى آخر حتى تجده.
   
   
2. ملفات النص: عند قراءة ملف نصي بشكل خطي، يجب على البرنامج قراءة البيانات من بداية الملف إلى نهايته بترتيب تسلسلي.
   
   
3. الأقراص الصلبة القديمة: الأقراص الصلبة القديمة التي تعتمد على الأقراص المرنة تستخدم الوصول الخطي حيث يتعين عليها البحث عبر الأسطوانات والقطاعات بترتيب.
   
   
4. الملفات الكبيرة: عندما تكون لديك ملفات كبيرة جدًا وتريد الوصول إلى بيانات محددة فيها، يمكن أن يكون الوصول الخطي بطيئًا إذا كانت البيانات التي تحتاجها بعيدة عن بداية الملف.

يعتمد اختيار استخدام الوصول العشوائي أو الوصول الخطي على متطلبات التطبيق ونوع البيانات التي يتعامل معها المطور

وان ال ram تستخدم Random access للوصول بشكل اسرع الى ال data

وكما نعرف سابقا بان نوع تخزين في ال ram هو " volatile memory " بمعنى انه يجب ان تضل ال ram متصلة بتيار كهربائي واذا حدث فقدان للتيار الكهربائي
فان ال data المخزنة بداخلها تختفي

وهذه عكس ال rom التي تحتفظ بل data بدون تيار كهربائي مستمر لاستعادتها

بمعنى اخر اي وظيفة او مهمة اقوم بالقيام بها على جهازي تكون بداخل ال ram
لهذه اي انقطاع بالتيار يودي الى اختفاء ال data

سؤال : اين يتم تخزين ال data لدي بال ram ؟

تخزن بداخل memory chips ذات الون الاسود بالصورة والتي يتم تجميعها بوحدة واحده اسمها memory modules
وهذه هو شكل جميع انواع ال ram يتكون من memory chips يتم الاحتفاظ بها بل memory modules

ايضا يجب عليك معرفة ان ال ram تصنف الى نوعين رئيسين

تمثل SRAM (Static RAM) وDRAM (Dynamic RAM) نوعين رئيسيين من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) في الكمبيوتر. إليك شرح مبسط لهما:

•                        Static RAM (SRAM)

ا

• تمكنها من الاحتفاظ بالبيانات:
  تتميز SRAM بالقدرة على الاحتفاظ بالبيانات بشكل دائم دون الحاجة إلى التجديد المستمر.
  بمعنى آخر، لا تحتاج SRAM إلى تجديد البيانات بشكل دوري.
• سرعة الوصول:
  SRAM توفر سرعة وصول عالية جدًا إلى البيانات. هذا يجعلها مثالية للاستخدام في تخزين البيانات المؤقتة في الكمبيوترات ووحدات المعالجة المركزية (CPUs).
• أقل كثافة:
  على العكس من DRAM، SRAM تتطلب مساحة أكبر على الشريحة الدائرية.
  هذا يجعلها أقل كثافة من الناحية الحجمية.
• استهلاك الطاقة: عادةً ما تستهلك SRAM كمية أكبر من الطاقة مقارنة بـ DRAM.

•                       Dynamic RAM (DRAM)

ا

• التجديد المستمر:
  DRAM تتطلب التجديد المستمر للبيانات بسبب تسرب الشحنة الكهربائية.
  هذا يعني أنها تحتاج إلى عملية تجديد دورية للبيانات المخزنة فيها.
• سعة كبيرة:
  DRAM تتيح تخزين كميات كبيرة من البيانات على نفس المساحة
  مقارنة بـ SRAM، مما يجعلها مناسبة لتخزين البيانات الكبيرة.
• أقل سرعة:
  بالمقارنة مع SRAM، DRAM توفر سرعة وصول أبطأ قليلاً إلى البيانات.
• أعلى كثافة:
  DRAM تكون أكثر كثافة من الناحية الحجمية، مما يعني أنها تأتي بحجم أصغر.

باختصار، يمكن استخدام SRAM لتحقيق سرعة وصول عالية والاحتفاظ بالبيانات بشكل دائم،
في حين يمكن استخدام DRAM لزيادة سعة التخزين بكفاءة واستخدامها في تخزين البيانات التي تحتاج إلى تجديد متكرر.

في شرحنا راح نستهدف ال Dynamic RAM (DRAM) وهي الذاكرة الرئيسية في الحاسوب

للتذكير ان ال CPU تتعامل مع ال RAM عن طريق Memory controller وهو الوسيط عن طريق ال buses
واشهر هذة ال bus كما تحدثنا بدرس motherbord هي data bus - addres bus

لننتقل الى معاير ال ram

اولا SDRAM وهو اختصار ل SYNCHRONOOUS DRAM
وهو يعتبر اول نوع من انواع ال RAM يكون متزامن مع SYSTEM CLOCK

بمعنى مع كل نبضة لل SYSTEM CLOCK ال RAM تستجيب تقوم بعمل read \ write مع نفس التوقيت

وترسل data set بمقدار 64 بت في النبضة \ وهنا عندي 8 memory chips كل واحد ترسل 8 بت

ولكي تعمل بحاجة الى 3.3 V

هنا النوع المطور يسمى DDR SDRAM- واختصار ل Double Data Rate

هنا ترسل two data set per cycle اي ضعف ال data في نفس النبضة

وهي بحاجة ال طاقة اقل ومقدارها 2.5 V

النوع الذي تم تطويرة بعدة هو DDR2 SDRAM
هنا ترسل four data set per cycle اي 4 اضعاف اول ram في النبضة الواحدة
وهي بحاجة ال طاقة اقل ومقدارها 1.8 V

كما نلاحظ كل اصدار جديد يكون ضعف ال data ويعمل بطاقة اقل

اDDR3 SDRAM يرسل 8 data set per cycle ويحتاج الى 1.5 V ليعمل

والذي يعتبر احدث اصدار منه وهو DDR4 SDRAM

التي تحتوي على 288 بن وتعتبر اسرع واقل فولت للطاقة وتدعم QUAD OR DUAL

والان يتواجد لدي احدث اصدار وهو DDR5 SDRAM

ويجب التنويه ايضا : بانه لا يوجد اي تتطابق بين كل نوع لديه حجمة المنفصل وشكله الخاص
لذالك يجب عليك معرفة MOTHERBORD تدعم اي نوع

وهذه مقارنة بين ذواكر DDR4 SDRAM وDDR3 SDRAM وDDR2 SDRAM:

1. سرعة البيانات:
   • DDR4: توفر DDR4 سرعات نقل البيانات أعلى من DDR3 وDDR2.
     يمكن أن تتراوح سرعة DDR4 من 1600 ميجاهرتز إلى أكثر من 4000 ميجاهرتز.
   • DDR3: تقدم DDR3 سرعات متوسطة وتتراوح من 800 ميجاهرتز إلى 2133 ميجاهرتز.
   • DDR2: تقدم DDR2 سرعات أقل بالمقارنة مع DDR3 وDDR4 وتتراوح من 400 ميجاهرتز
     إلى 1066 ميجاهرتز.
2. كفاءة الطاقة:
   • DDR4: تم تصميم DDR4 لتوفير كفاءة طاقة أفضل من الأجيال السابقة.
   • DDR3: يستهلك DDR3 طاقة أكثر من DDR4 ويمكن أن يكون حراريًا بشكل أكبر.
   • DDR2: يستهلك DDR2 طاقة أكثر من DDR3 وDDR4 بشكل أكبر.
3. سعة الذاكرة:
   • DDR4: تتيح ذواكر DDR4 سعات أعلى وقد تأتي بذواكر أحادية القناة وثنائية القناة ورباعية القناة.
   • DDR3: تأتي ذواكر DDR3 بسعات متوسطة وتعمل غالبًا بترتيب ثنائي القناة.
   • DDR2: يمكن أن تكون ذواكر DDR2 بسعات محدودة مقارنة بالأجيال الأحدث.
4. التوافق:
   • DDR4: غالبًا ما تتطلب منصات DDR4 لوحات أم ومعالجات متوافقة بها.
     ليس من الممكن استخدام ذواكر DDR4 مع منصات DDR3 أو DDR2.
   • DDR3: توفر التوافق مع الأجيال السابقة بشكل أفضل من DDR4،
     وبالتالي يمكن استخدام ذواكر DDR3 مع منصات DDR2 في بعض الحالات.
   • DDR2: تعتبر DDR2 قديمة نسبيًا وليست متوافقة مع منصات DDR3 أو DDR4 الحديثة.
5. الأداء:
   • DDR4: توفر DDR4 أداءً ممتازًا للتطبيقات والألعاب الحديثة التي تتطلب سرعات نقل بيانات عالية.
   • DDR3: تقدم DDR3 أداءً جيدًا لمعظم التطبيقات والألعاب، ولكنها تباطأ مقارنة بـ DDR4.
   • DDR2: تقدم DDR2 أداءً منخفضًا وتعتبر مناسبة للأجهزة القديمة

---

لنتكلم عن RAM Modules types او ال form factor لل ram

اي الهيئة لل ram او الشكل

اولا لدي DIMM (dual inline memory module )

وسميت بهذه الاسم لان ال pins التي تحتوي علية تكون على الجهتين من ال ram
وهو الذي يستخدم في ال disk top pc

النوع الثاني SO - DIMM ( small outline dimm)

وهي الاحجام الصغيرة التي تركب في اجهزة الابتوب والاجهزة الاصغر من الابتوب TABLET

ولدي النوع الاخير والاقدم SIMM ( single inline memory module )

وهذه هو الاقدم فربما لن تراه لانه موجود بالأجهزة القديمة جدا وسمي بهذا الاسم نسبة
ال ان ال pin موجودة في واجه واحدة

---

معلومات دسمة ​

بس راح نكمل بهدف ربط الافكار وعدم تشتت تبقي شرح

•  ram factors

• ram speed and compatibility

سوف نستكمل ب part 2​

• ram speed designation

• single sided && double sided

وسوف نتحدث عن خلاصة الدرس واهم الامور الي يجب التركيز عليها اذا اردت شراء ram

---

هنا لنتحدث عن ram factors من اهم المواضيع​

اول عامل لدي هو multeple channels

هنا نرى في ال motherbord عند النظر الى اليه نرى ال slots بلونين
وهنالك منه انواع single channel - dual - triple and quad channel

1. Single Channel (قناة واحدة):​

• في هذا النوع، يكون هناك قناة واحدة فقط لنقل البيانات بين المعالج والذاكرة.
• يعمل هذا النوع بشكل جيد للأجهزة ذات الاستخدامات اليومية والبسيطة
  مثل تصفح الويب ومشاهدة الفيديو.

2. Dual Channel (قناتين):​

• في هذا النوع، هناك قناتين متاحتين لنقل البيانات، مما يزيد من سرعة الوصول إلى الذاكرة.
• يعمل الذاكرة بنظام القناتين لزيادة سرعة الأداء.
• مناسب للأجهزة ذات الاستخدامات المتوسطة والألعاب والتطبيقات الثقيلة.

3. Triple Channel (ثلاث قنوات):​

• يتيح الثلاث قنوات للمعالج الوصول إلى الذاكرة بسرعة أكبر من القناتين.
• غالبًا ما يتم استخدامه في أجهزة الكمبيوتر الخادم وأنظمة الأداء العالي.

4. Quad Channel (أربع قنوات):​

• يعد هذا هو أعلى عدد من القنوات ويسمح بأقصى سرعة وصول إلى الذاكرة.
• يستخدم غالبًا في أنظمة الخوادم ومحطات العمل وأجهزة الألعاب الراقية.

اختيار نوع القناة المناسب يعتمد على نوع اللوحة الأم والمعالج ونوع الذاكرة المثبتة
يجب التأكد من توافقها مع نوع القناة المدعوم من اللوحة الأم. إذا كنت تستخدم جهازًا للاستخدامات اليومية، فإن Single Channel قد يكون كافيًا.

أما إذا كنت تهتم بأداء أعلى مع التطبيقات الثقيلة والألعاب، فإن Dual Channel أو أعلى سيكونوا الخيارات المفضلة.

حاسس الموضوع تعقد سوف نقوم بتبسيطه

لخلاصة كل ما زاد عدد channel كل ما كان الاداء افضل

لناخذ مثال على هذه الكلام motherbord intel

هنا لدي 4 slots اثنين بلون الازرق واثنين بلون الاسود هنا كيف يمكنني الاستفادة من dual channel

صورة اوضح

قمنا بتسميه ال slot من 1 - 4

اولا كما نعرف فان slots هو المكان الذي تركب فيه ال ram

ثانيا مصطلح ال banks يطلق على ان ال channel يحتوي على اكثر من slot
بمعنى ان كل 2 slot من نفس الون يمثلو bank واحد
مثلا
s1 - s3 من نفس الون فيمثلو bank 0
s2-s4 من نفس الون فيمثلو bank 1

ثالثا مصطلح ال channel وهو المكان الذي يحتوي على كل 2 slot
هنا انا اريد ان استفيد من خاصية dual channel

اولا لو فرضنا ان مقدرتي المالية هي شراء ram واحدة فقط
هنا يمكنني تركيبها باي slots من 1 - 4 s

ثانيا لو افترضت انني ادخرت القليل من المال واريد شراء ram اخرى
اين سيتم تركيب هنا يجب ان تحذر لكي تستفيد من خاصية dual channel

تقوم بتركيب ال ram الاولى في s1 وال ram الثانية في s3 التي توافقها بلون
لكي تستطيع الاستفادة من خاصية ال dual يحب ان يكونو في نفس ال bank

مثل s1 - s3 \ او s2 -s4

ماذا سوف يحدث اذا قمت بتركيب ال ram بهاذا الشكل
قمت بتركيب ال ram الاولى في s1
والاخرى في s2
,

بمعنى ان الاثنين في نفس channel وهذه يعني انك تعمل في sigle chennel
ولم تستفد شيء من ال ram الاخرى بمعنى شريت رام على الفاضي

هنالك ايضا معلومة مهمة للاستفادة من خاصية ال dual
يجب ان تكون 2 رام بنفس السعة ونفس السرعة ويفضل ان يكون الاثنين من نفس الشركة

لهذه السبب الشركات المصنعة لل ram تقوم ببيع ال ram بشكل مجموعات 2 ram مع بعض

كما نرى بموقع kingston
What memory is compatible with my desktop PC, laptop or server? - Kingston Memory Finder - Compatible DRAM - Kingston Technology

لو فرضنا ان بحاجة الي زيادة السرعة بلجهاز بشكل اكبر للتركيب في s2 , 24
هنا يتراود الي سوال هل يجب ان يكونو بنفس المواصفات لل ram
التي قمت بتركيبها ب s1 , s3

الجواب هو لا المهم ان يكون كل bank بنفس المواصفات وهكذا

هنالك بعض انواع ال motherbord تكون ال slots من نفس الون فوق بعض
ما راح يصير عندي اشي انا الي بهمني انو اركب ram 2 بل slots من نفس النوع

ننتقل لاخر موضوع وهو ram speed and compatibility او سرعة ال ram

عند الحديث عن سرعة ال ram بدي اعرف ال تردد " frequency "

وهنا لدي نوعين bus frequency و سرعة ال bus بداخل ال motherbord
ول internal التردد الداخلي لل ram

وفي بعض الحالات يكون bus اعلى من ال internal

مثلا لدي سرعة ال bus 1000mhz
وسرعة ال internal 200 mhz

هذه معناه ان خلال الدورة الواحدة لل ram يستطيع ال bus ارسال 5 اضعاف ال data
هنا لما احكي عن موضوع تردد ال ram
لا يشبة ال cpu كما نذكر بانه دائما كانت سرعة ال processor اعلى من ال bus
لكن هنا ال ram لا تقوم بمعالجة ال data فاهم عامل لديها هي سرعة انتقال ال data بداخلها
فموضوع السرعة الداخلية لل ram لا تعنيني
بمعنى اخر كلمة frequency تعني سرعة انتقال ال data بين ال bus وال ram

وايضا عندي عامل اخر وهو ال bandwidth اي مقدار الداتا التي تخرج ويتم قياسها باستخدام
وحدة mb s اي كمية البينات بلميجا بايت للثانية واحدة

هنا نكون قد انهينا part 1

سوف نستكمل في الدرس القادم part 2

• ram speed designation

• single sided && double sided

وسوف نتحدث عن خلاصة الدرس واهم الامور الي يجب التركيز عليها اذا اردت شراء ram

و بالتوفيق للجميع

ولا تنسونا من صالح دعائكم​

 

[Sadell_AliSadell_Ali is verified member.]

جد شرح حلو يعطيك العافية

 

[أبو المعاليأبو المعالي is verified member.]

Done @STORM