✅جميع ما يجب معرفته حول "ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)"
📌 مقدمة
ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) هي شكل من أشكال ذاكرة الكمبيوتر التي يمكن قراءتها وتغييرها بأي ترتيب ، وعادة ما تستخدم لتخزين بيانات العمل ورمز الجهاز. اختصار RAM لتقف على ذاكرة الوصول العشوائي. على السطح ، تبدو ذاكرة الوصول العشوائي للكمبيوتر وكأنها مجموعة من الرقائق لتخزين البيانات. عند إيقاف تشغيل الطاقة ، سيتم مسح جميع البيانات المخزنة في الذاكرة. تضمن ذاكرة الوصول العشوائي التسليم السريع للبيانات من التطبيق إلى الذاكرة والعكس صحيح.
يسمح تخزين الوصول العشوائي بقراءة عناصر البيانات أو كتابتها في نفس الوقت بشكل أساسي ، بغض النظر عن الموقع الفعلي للبيانات في الذاكرة ، على عكس وسائط تخزين الوصول المباشر الأخرى (مثل محركات الأقراص الثابتة ومحركات أقراص الحالة الصلبة والأقراص المضغوطة وأقراص DVD). - RW ، والأجهزة القديمة الأخرى) حيث يختلف الوقت اللازم لقراءة وكتابة عناصر البيانات اختلافا كبيرا اعتمادا على موقعها الفعلي على وسيط التسجيل بسبب القيود الميكانيكية مثل سرعة دوران الوسائط (للأقراص المدمجة وأقراص DVD) أو حركة الرافعة (للأقراص الصلبة).
ذاكرة الوصول العشوائي هي واحدة من أهم مكونات الكمبيوتر. يحدد مقدار ذاكرة الوصول العشوائي عدد المهام التي يمكن للكمبيوتر القيام بها في وقت واحد ، وتحدد سرعته سرعة الكمبيوتر.
تحتوي ذاكرة الوصول العشوائي على دوائر تعدد الإرسال وإلغاء تعدد الإرسال لتوصيل خطوط البيانات بالذاكرة القابلة للعنونة للقراءة أو الكتابة. عادة ، يمكن الوصول إلى بتات متعددة من الذاكرة على نفس العنوان ، وغالبا ما تحتوي أجهزة ذاكرة الوصول العشوائي على أسطر متعددة من البيانات ويشار إليها باسم أجهزة "8 بت" أو "16 بت".
📌 المسار التاريخي "ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)" :
ظهرت أجهزة الكمبيوتر الإلكترونية ، التي احتلت مناطق شاسعة واستهلكت مئات الآلاف من واط الطاقة ، في النصف الثاني من الأربعينيات من القرن العشرين. في البداية ، تم استخدام عدادات الحلقة (سجلات التحول الدائري) ، مصنوعة على أنابيب الإلكترون - الثنائيات المزدوجة. لقد كان نوعا غير اقتصادي وضخم وبطيء من ذاكرة الوصول العشوائي.
بعد 50s ، تم إطلاق ذاكرة الوصول العشوائي الأساسية المغناطيسية واستمرت حتى منتصف 70s. تخزن هذه الذاكرة البيانات المسجلة مثل اتجاه مغنطة نوى الفريت الصغيرة على شكل حلقة. تم ترتيب حلقات الفريت في مصفوفة مستطيلة ومرت أربعة أسلاك عبر كل حلقة لقراءة المعلومات وكتابتها. يستخدم اتجاه مغنطة حلقة الفريت لتخزين القليل من المعلومات. تمر أربعة أسلاك عبر الحلقة: سلكان للإثارة X و Y ، بالإضافة إلى سلك تثبيط S بزاوية 45 درجة وسلك استشعار بزاوية 90 درجة. يتم تطبيق نبضة التيار على أسلاك المجال بطريقة تجعل مجموع التيارات التي تمر عبر الفتحة الموجودة في القلب يؤدي إلى مغنطة الحلقة لاتخاذ اتجاه معين ، مهما كان من قبل. يمكن تحديد قيمة البت عن طريق قياس التيار على سلك الاستشعار: إذا تغيرت مغنطة القلب ، فسيظهر تيار مستحث في سلك الاستشعار. يتم اختيار شدة التيار في أسلاك الإثارة ومواد القلب بطريقة تجعل التيار المتدفق عبر السلك غير كاف لتغيير مغنطة القلب. يعد ذلك ضروريا لأن عشرات النوى ملولبة على نفس سلك الإثارة ومن الضروري فقط تغيير اتجاه المغنطة في أحدها. لمجموعة متنوعة من الأسباب ، تم استخدام هذا النوع من الذاكرة على المركبات الفضائية (مثل المكوك) حتى أوائل تسعينيات القرن العشرين ، ويستخدم أيضا اليوم في محطات الطاقة النووية القديمة. السبب الرئيسي هو أن النوى المغناطيسية لا تخاف من الإشعاع والإشعاع الكهرومغناطيسي.
بدأ استخدام ذاكرة الوصول العشوائي ذات الحالة الصلبة في عام 1965 عندما قدمت IBM شريحة SRAM SP95 المتجانسة (شريحة واحدة) 16 بت لجهاز الكمبيوتر الخاص بها Model 95 System / 360 واستخدمت Toshiba خلايا ذاكرة DRAM منفصلة لآلة حاسبة إلكترونية Toscal BC-1411 180 بت. كلاهما يعتمد على الترانزستورات ثنائية القطب. ومع ذلك ، على الرغم من أنها قدمت أداء فائقا مقارنة بالذاكرة الأساسية المغناطيسية ، إلا أن ذاكرة DRAM ثنائية القطب لا يمكنها التنافس مع تكلفة الذاكرة الأساسية المغناطيسية.
تم تطوير ذاكرة MOS في أواخر ستينيات القرن العشرين وأصبحت الأساس لجميع أجهزة الذاكرة الصلبة التجارية في وقت مبكر.
في عام 1968 ، انفصلت مجموعة صغيرة من المهندسين عن موتورولا لتشكيل إنتل. أطلقت الشركة الجديدة رقاقة RAM أشباه الموصلات عالية السرعة 64 بت ، طراز 3101.
في عام 1969 ، قدمت Intel شريحة ذاكرة 256 بت ، طراز 1101 ، أول شريحة ذاكرة MOS في العالم.
على الرغم من أن 1101 عبارة عن شريحة معقدة ذات سعة ذاكرة صغيرة وبالتالي لا يمكنها التنافس بشكل فعال مع الذاكرة الأساسية من الفريت ، فقد تم استخدام قاعدة MOS الخاصة بها في سجلات التحول.
تم تقديم أول DRAM IC تجاري ، Intel 1103 1K ، في أكتوبر 1970.
ثم ظهرت ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكي المتزامن (SDRAM) لأول مرة مع شريحة Samsung KM48SL2000 في عام 1992.
تم إطلاق أول شريحة ذاكرة DDR SDRAM (ضعف معدل البيانات SDRAM) من قبل Samsung في يونيو 1998.
📌كيف تعمل ذاكرة الوصول العشوائي RAM
عند تشغيل برنامج على جهاز كمبيوتر أو هاتف ، يجب أن يضع المتغيرات التي سيتم تشغيلها في مكان ما. يخبر التطبيق نظام التشغيل أنه يحتاج إلى نسخ كمية معينة من البيانات احتياطيا. لهذا السبب ، يمكن للنظام تخصيص مساحة الذاكرة المطلوبة. وطالما أن البرنامج قيد التشغيل ، فلديه خيار استخدام كل شريحة ذاكرة الوصول العشوائي RAM المخصصة له. يمكن للبرامج طلب مساحة للمتغيرات الجديدة أو ، على العكس من ذلك ، تحرير ذاكرة الوصول العشوائي. على الدائرة الدقيقة ، عندما يتم ملء البيانات ، تظهر الشحنات في المكثفات. وبمجرد إطلاقها ، يتم إعادة تعيينها إلى الصفر.📌 التنظيم المنطقي للذاكرة
تنقسم كل الذاكرة المتوفرة إلى شرائح بحجم 64 كيلوبايت. ولكن في الوقت نفسه ، فإن الذاكرة المثبتة على أي جهاز كمبيوتر شخصي هي مضاعفات 16. إذا لزم الأمر ، يحتاج المعالج إلى الحصول على معلومات من ذاكرة الوصول العشوائي ، ويصل إليها حسب رقم المقطع والإزاحة. الإزاحة هي رقم تسلسل البايت في المقطع. على سبيل المثال ، كان لدى المعالج 8088 1 ميغابايت كحد أقصى من ذاكرة الوصول العشوائي. تم توزيعه على النحو التالي: تم تخصيص أول 640 كيلوبايت (10 شرائح من 64 كيلوبايت لكل منها) لذاكرة الوصول العشوائي. تم تحميل البرامج والبيانات فيه. تمت الإشارة إلى منطقة الذاكرة هذه على أنها أدنى (منخفضة). تم وصف الذاكرة من 640 كيلوبايت إلى 1 ميغابايت بأنها عالية. يتم استخدام الجزأين التاليين من الذاكرة العلوية لذاكرة بطاقة الفيديو ، وسيشترك الجزء التالي في نفس بطاقة الفيديو ، ثم هناك مقطعان محجوزان. تم استخدام الجزء الأخير لتحميل نسخة من BIOS إلى ذاكرة الوصول العشوائي. هذا هو هيكل نموذجي من ذاكرة الوصول العشوائي في أجهزة الكمبيوتر الشخصية.
📌 ذاكرة الوصول العشوائي الحديثة RAM
يتم حاليا تطوير عدة أنواع جديدة من ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة للاحتفاظ بالبيانات عند انقطاع التيار الكهربائي. تشمل الاستخدامات التكنولوجية الأنابيب النانوية الكربونية ونهج الممانعة المغناطيسية الأنفاقية.من بين الجيل الأول من MRAMs ، تم تصنيع شريحة 128 كيلوبت (128 × 2 10 بايت) بتقنية 0.18 ميكرون في صيف عام 2003. في صيف عام 2004 ، قدمت Infineon Technologies نموذجا أوليا بحجم 16 ميغابايت (16 × 2.20 بايت) ، استنادا إلى تقنية 0.18 ميكرومتر. حتى الآن ، هناك نوعان من تقنيات الجيل 2nd قيد التطوير: التبديل الحراري (TAS) ، الذي طورته Crocus Technology ، والذي تعمل عليه Crocus و Hynix و IBM والعديد من الآخرين. بنى نانتيرو نموذجا أوليا لذاكرة وظيفية لأنبوب نانوي كربوني بسعة 10 جيجابايت (10 × 2.30 بايت) في عام 2004. في هذه المرحلة ، يبقى أن نرى ما إذا كانت بعض هذه التقنيات ستتمكن في النهاية من الحصول على حصة سوقية أكبر من خلال استخدام حلول DRAM أو SRAM أو حلول تكنولوجيا ذاكرة الفلاش.
ومنذ عام 2006 ، بدأت "محركات الأقراص ذات الحالة الصلبة" (القائمة على ذاكرة الفلاش) التي تقدم أداء أفضل بكثير من محركات الأقراص التقليدية في البيع. في هذا التطور ، كان هناك تغيير أدى إلى ارتباك في التعريف بين ذاكرة الوصول العشوائي التقليدية و "الأقراص" ، مما قلل بشكل كبير من الفرق في الأداء.
في الوقت الحاضر ، تم تصميم بعض أنواع ذاكرة الوصول العشوائي ، مثل "EcoRAM" ، خصيصا لمزارع الخوادم حيث يكون استهلاك الطاقة المنخفض أكثر أهمية من السرعة.