رم (RAM) چیست و چه تأثیری بر عملکرد کامپیوترها دارد؟

آیا تا به حال به این فکر کرده‌اید که کامپیوتر چگونه برنامه‌های زیادی را به‌صورت همزمان اجرا می‌کند یا اینکه چگونه بازی‌های سنگین و پیچیده به‌سرعت و بدون تأخیر اجرا می‌شوند؟ یکی از قطعات سخت‌افزاری‌ که در اجرای درست وظایف یادشده نقش اساسی دارد، رم کامپیوتر است.

در مقاله‌ی پیش‌رو رم کامپیوتر را تعریف و در مورد انواع و عملکرد آن صحبت می‌کنیم؛ اما ابتدا بهتر است با مثالی ساده، ذهن شما را برای درک دقیق‌تر عملکرد رم‌ها آماده کنیم.

فرض کنید با دوستانتان به سالن فوتسال رفته‌اید و قرار است تعداد مشخصی بازیکن در زمین حضور داشته باشند. اگر ظرفیت سالن به اندازه‌ای نباشد که تمام بازیکنان به‌راحتی در زمین جای گیرند، در این صورت شاید کیفیت بازی آن‌ها تحت‌تأثیر ظرفیت کم سالن قرار بگیرد؛ بنابراین اگر اندازه‌ی سالن مناسب با تعداد بازیکنان و نوع بازی آن‌ها باشد، بازی فوتسال نیز به‌درستی انجام می‌شود.

رم‌ها نیز مانند سالن‌های فوتسال به‌صورت موقتی ظرفیت خود را در اختیار گروه‌های مختلف بازیکنان یا همان برنامه‌های کامپیوتری قرار می‌دهند که نوع و سرعت آن‌ها، تأثیر مستقیمی در اجرای درست برنامه‌‌ها و بازی‌ها دارد. حال که ذهنتان کمی آماده شد، بیایید رم‌ها را تخصصی‌تر بشناسیم.

RAM یا Random Access Memory به معنی حافظه دسترسی تصادفی، نوعی حافظه‌ی موقت است که اطلاعات مورد نیاز پردازنده را به‌طور موقت ذخیره می‌کند تا هرموقع که نیاز بود بسیار سریع و تصادفی در اختیار CPU قرار بگیرند.

رم یکی از قطعات مهم کامپیوتری است که بدون آن اجرای هیچ برنامه‌ای در هیچ سیستم‌عاملی ممکن نیست. حال در این میان، برخی از سیستم‌عامل‌ها با توجه به کدهای منبع خود، به رم‌های با ظرفیت کمتر یا بیشتری نیاز دارند.

رم از تعداد زیادی ترانزیستور و خازن کوچک تشکیل شده است که هر جفت ترانزیستور و خازن یک سلول را تشکیل می‌دهند و این سلول‌ها با نگه‌داشتن بار الکتریکی داده‌ها را ذخیره می‌کنند. سلول‌ها بارهای الکتریکی را برای نوشتن، بازنویسی و پاک کردن داده‌ها نگه می‌دارند و آزاد می‌کنند.

استفاده از دسترسی تصادفی در نام‌گذاری ماژول‌های رم از این واقعیت ناشی می‌شود که درواقع داده‌ها را می‌توان به هر ترتیبی و در هر سلولی نوشت و تا زمانی که مکان فیزیکی سلول حاوی داده‌ی مشخص باشد، می‌توان اطلاعات را از هر سلولی خواند.

رم‌ها از نظر فرم‌فکتور و نوع کاربری دارای ظرفیت، سرعت و مدل‌های گوناگونی هستند که تشخیص آن‌ها از هم کار سختی نیست.

رم‌ها به‌طور کلی به دو نوع ایستا (SRAM) و پویا (DRAM) تقسیم می‌شوند که تفاوت اصلی، در نحوه‌ی ذخیره و نگهداری اطلاعات و کاربرد آن‌ها است.

رم‌های ایستا برای هر بیت از حافظه از چند ترانزیستور استفاده می‌کنند که بدون نیاز به نوسازی مداوم، اطلاعات را حفظ می‌کنند. همچنین عملکرد سریع‌تر و مصرف انرژی پایین‌تر باعث می‌شود که قیمت رم ایستا بالاتر از مدل پویا باشد. رم‌های ایستا معمولاً برای حافظه‌ی کش پردازنده‌ها استفاده می‌شوند.

رم‌های پویا (DRAM) که موضوع اصلی مقاله هستند، برای هر بیت از حافظه از یک ترانزیستور و یک خازن استفاده می‌کنند که اطلاعات را با شارژ و تخلیه‌کردن الکترون‌ها نشان می‌دهند؛ اما خازن‌ها به مرور زمان اطلاعات را از دست می‌دهند؛ بنابراین رم‌های پویا باید به‌طور مرتب نوسازی شوند تا اطلاعات را حفظ کنند.

رم‌های پویا حتی در بهترین مشخصات، از مدل‌های ایستا کندتر و پرمصرف‌تر هستند؛ از این رو قیمت آن‌ها نیز کمتر است. رم‌های پویا معمولاً به‌عنوان حافظه‌ی اصلی سیستم‌ها انتخاب می‌شوند که اکثر آن‌ها رم‌های DDR هستند.

فرم‌فکتور به شکل و اندازه رم اشاره دارد که باید با اسلات‌های مادربرد مطابقت داشته باشد؛ از این رو رم‌‌های پویا در ۲ فرم فاکتور DIMM و SODIMM عرضه می‌شوند. رم‌های DIMM بزرگ‌تر و کشیده‌تر هستند و در کامپیوترهای دسکتاپ و سرورها استفاده می‌شوند.

رم های SODIMM کوچکتر و باریک‌تر هستند و در لپ‌تاپ‌ها، Mini PCها و کامپیوترهای All In One تعبیه می‌شوند. این تفاوت در اندازه و شکل باعث می‌شود که رم‌های DIMM و SODIMM از سوکت‌ها و اتصالات متفاوتی برای نصب روی مادربرد بهره ببرند.

رم‌های SODIMM پین‌های مسی کمتری دارند و به‌صورت افقی درون اسلات‌های مادربرد قرار می‌گیرند، درحالی‌که رم‌های DIMM با پین‌های مسی بیشتر، به‌صورت عمودی درون اسلات‌های مادربرد جای می‌گیرند.

با شناختی نسبی از تعریف، انواع و نحوه‌ی عملکرد رم‌ها، اکنون باید بدانیم که چه رمی سریع‌تر است. عوامل زیادی در کارکرد سریع‌تر رم‌ها نقش دارند که از میان آن‌ها می‌توان به فرکانس‌های بالاتر، تأخیر کمتر و کانال‌های بیشتر اشاره کرد.

رم‌ها از پرسرعت‌ترین قطعات در دنیای لوازم کامپیوتری محسوب می‌شوند که‌ حتی سریع‌ترین SSDها هم نمی‌توانند با سرعتی که رم‌ها ارائه می‌دهند، رقابت کنند.

فرکانس رم یا سرعت کلاک با واحد مگاهرتز (MHz) نشان داده می‌شود و بیان می‌کند که ترانزیستورهای داخل رم در هر ثانیه چندبار بین صفر و یک سوئیچ می‌کنند. نرخ تبادل داده که ارتباط مستقیمی با فرکانس رم دارد، نشان می‌دهد که هر ماژول در هر ثانیه چه مقدار داده را از/به پردازنده انتقال می‌دهد و واحد اندازه‌گیری آن مگاترنسفربرثانیه (MT/s) است.

فرض کنید ماژولی با نام Corsair Vengeance LPX 3600 CL16 DDR4 را در فروشگاه‌های محلی یا اینترنتی مشاهده می‌کنیم. در ابتدا باید بدانید که این ماژول با فرکانس ۱۸۰۰ مگاهرتز کار می‌کند نه ۳۶۰۰ مگاهرتز!

ماژول موردنظر ما داده‌ها را با نرخ ۳۶۰۰ مگاترنسفربرثانیه انتقال می‌دهد که نشان‌دهنده‌ی نرخ تبادل داده و ۲ برابر میزان فرکانس رم است؛ بنابراین عدد 3600Mhz در نام ماژول به معنی میزان فرکانس آن نیست.

اگر ما یک ماژول دیگر از رم یادشده را در کنار رم قبلی روی مادربرد قرار دهیم، با اینکه دو ماژول داریم، هنوز رم‌ها در فرکانس ۱۸۰۰ مگاهرتز و نرخ تبادل داده ۳۶۰۰ مگاترنسفربرثانیه کار‌ می‌کنند و چیزی در این زمینه‌ها تغییر نکرده و همه‌چیز یکسان است.

اکنون رم‌ها به‌صورت دو کاناله (Dual Channels) کار می‌کنند و پردازنده (دو هسته‌ای یا بیشتر) می‌تواند به‌صورت جداگانه و ازطریق ۲ کانال به ماژول‌های رم دسترسی پیدا کند. چنین عملکردی نرخ تبادل داده‌ی ما را به لطف فناوری DDR دو برابر می‌کند و سرعت کلی سیستم بالاتر می‌رود. در حال حاضر پردازنده‌هایی وجود دارند که از پیکربندی چهار کاناله (Quad Channel) و ۸ کاناله‌ی (Octa Channel) رم‌ها نیز پشتیبانی می‌کنند که البته استفاده از چنین سخت‌افزار قدرتمندی برای سیستم‌های خانگی توصیه نمی‌شود.

DDR یا Double Data Rate نوعی فناوری حافظه محسوب می‌شود که در کامپیوترها و سایر دستگاه‌های الکترونیکی برای افزایش عملکرد مورد استفاده قرار می‌گیرد و به‌نوعی جایگزین فناوری SDR یا Single Data Rate به‌حساب می‌آید که عملکرد آن را دو برابر کرده است.

صحبت از دو برابر شدن عملکرد یعنی فناوری DDR مانند گذرگاهی عمل می‌کند که نرخ داده را در ماژول‌ها دو برابر می‌کند و باعث می‌شود که داده‌ها به‌صورت همزمان دریافت و ارسال شوند. فناوری DDR در طول سال‌ها با کاهش قیمت و افزایش سرعت ذخیره‌سازی تکامل یافته است تا پاسخ‌گوی نیازهای تمام‌نشدنی سیستم‌های کامپیوتری برای سریع‌تر شدن باشد.

حافظه‌ی DDR در بسیاری از دستگاه‌ها از جمله رایانه‌های شخصی، سرورها، کنسول‌های بازی و گوشی‌های تلفن همراه استفاده می‌شود. در رایانه‌های شخصی، حافظه‌ی DDR به‌عنوان حافظه‌ی اصلی عمل می‌کند که وظیفه‌ی ذخیره‌ی سیستم‌عامل، برنامه‌ها و داده‌هایی را برعهده دارد که در لحظه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

حافظه‌ی DDR علاوه‌بر کاربردی که در کامپیوترها، سرورها و سایر دستگاه‌های الکترونیکی دارد، در برنامه‌های کاربردی دیگری مانند سیستم‌های خودرو و اتوماسیون صنعتی نیز استفاده می‌شود.

ورژن‌های مختلف حافظه‌های DDR

حافظه‌های DDR در نسخه‌های مختلفی در دسترس هستند که شامل DDR1 و DDR2 و DDR3 و DDR4 و DDR5 می‌شوند و در آینده‌ای نزدیک حافظه‌های DDR6 نیز راه خود را به سیستم‌های مختلف باز خواهند کرد.

هر کدام از انواع حافظه‌های DDR می‌توانند از حداکثر ظرفیت مشخصی در هر ماژول بهره ببرند. مثلاً حافظه‌های DDR1 حداکثر تا یک گیگابایت و حافظه‌های DDR4 تا ۳۲ گیگابایت در هر ماژول را پشیبانی می‌کنند که این عدد در جدیدترین حافظه‌های DDR5 به حداکثر ۱۲۸ گیگابایت رسیده است.

تفاوت نسل‌های مختلف حافظه‌های DDR تنها به ظرفیت آن‌ها برنمی‌گردد بلکه فرکانس، مصرف انرژی و پهنای باند نیز نسل‌به‌نسل افزایش یافته‌ است. رم‌های DDR4 در بازه‌ی فرکانسی ۱۶۰۰ تا ۳۲۰۰ مگاهرتز فعالیت می‌کنند؛ در حالی که رم‌های جدید DDR5 در فرکانس پایه‌ی ۴۸۰۰ مگاهرتز کار می‌کنند.

رم‌های DDR5 در زمینه‌ی مصرف انرژی نیز نسبت به رم‌های DDR4 که با ولتاژ ۱٫۲ ولت کار می‌کنند بهینه‌تر شده‌اند و تنها با ولتاژ ۱٫۱ ولت کار می‌کنند. ارتقای عملکرد در عین کاهش مصرف انرژی امری بسیار مهم و کاربردی است که تأثیر آن را در بسیاری از دستگاه‌های قابل‌ حمل مانند لپ‌تاپ‌ها دیده‌ایم.

شبنم توایی

DDR5 چیست؟ هرآنچه باید درباره‌ جدید‌ترین استاندارد رم بدانید [به همراه ویدیو]

مطالعه '11

اکنون پردازنده‌های نسل ۱۲ به بعد اینتل و پردازنده ای ام دی سری ۷۰۰۰ از حافظه‌های جدید DDR5 پشتیبانی می‌کنند که در صورت داشتن آن‌ها می‌توانید برای خرید رم جدید یا ارتقای رم DDR4 قبلی به مدل DDR5 اقدام کنید؛ اما به‌دلیل بالا بودن قیمت رم DDR5 و کارایی مناسب مدل‌های DDR4، شاید در حال حاضر نیاز چندانی به ارتقا وجود نداشته باشد.

رم‌های LPDDR و GDDR

رم‌ LPDDR یا به اختصار Low Power Double Data Rate نوعی از رم DDR محسوب می‌شود که اندازه‌ی کوچک‌تر و مصرف انرژی کمتری از نسل مشابه رم DDR دارد. جدیدترین نسل رم‌های LPDDR که LPDDR5 نام دارند، نسبت به مدل‌های قبلی یعنی LPDDR4 ارتقا یافته‌اند و با مسیر توسعه متفاوت، اکنون نرخ تبادل داده در آن‌ها از ۳۲۰۰ به ۶۴۰۰ مگاترنسفربرثانیه رسیده است.

رم‌های LPDDR5 در بیشتر دستگاه‌های الکترونیکی قابل‌حمل مانند گوشی‌، تبلت، ساعت هوشمند و برخی لپ‌تاپ‌ها استفاده می‌شوند.

رم‌های GDDR یا Graphics Double Data Rate نوع دیگری از رم‌های DDR هستند که می‌توان از آن‌ها به‌عنوان حافظه‌ی گرافیکی یاد کرد. رم‌های یادشده فرکانس بیشتری از رم‌های DDR دارند و به‌دلیل استفاده در کارت گرافیک یا کنار پردازنده‌ی گرافیکی لپ‌تاپ‌ها، گرمای کمتری نسبت به سایر رم‌ها تولید می‌کنند.

جدیدترین نسل حافظه‌های GDDR که در جدیدترین گرافیک‌ها به‌کار رفته، GDRR6 نام دارد و نسخه‌ی جدیدتر حافظه‌های GDRR5 است که حدود یک دهه قبل معرفی شد؛ بنابراین در نام‌گذاری این حافظه‌ها نباید دچار اشتباه شویم و آن‌ها را یک نسل جلوتر از حافظه‌های DDR5 یا LPDDR5 بدانیم.

تفاوت بین رم‌های سیستمی و گرافیکی و نقش آن‌ها در اجرای بازی‌ها چیست؟ رم‌های سیستمی برای بارگذاری و اجرای بازی و برنامه‌های مرتبط با آن مانند صدا، متن و منوها مورد نیاز هستند؛ اما رم‌های گرافیکی برای ذخیره و نمایش بافت‌ها، مدل‌ها، افکت‌ها و سایر عناصر گرافیکی بازی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

هر دو نوع رم برای ایجاد تجربه‌ی روان و باکیفیت بازی‌ها مهم هستند؛ اما رم‌های گرافیکی در بازی‌های سنگین و پیشرفته تأثیر بیشتری دارند. برای اطلاعات بیشتر در این زمینه، می‌توانید به مقاله‌ی RAM در مقابل VRAM نیز سری بزنید تا از جزئیات دقیق‌تر حافظه‌های سیستمی و گرافیکی آگاه شوید.

فاکتور دیگری به‌نام تأخیر CAS نیز روی سرعت کلی رم تأثیر می‌گذارد. زمان تأخیر رم با واحد CL یا CAS Latency نشان داده می‌شود و بیانگر تعداد چرخه‌های کاملی است که رم برای پاسخ به درخواست پردازنده نیاز دارد. هرچه زمان تأخیر رم کمتر باشد، سرعت پاسخ‌دادن آن سریع‌تر خواهد بود.

به‌عنوان مثال در رمی با تأخیر C16، یعنی رم ۱۶ چرخه کامل نیاز دارد تا درخواست مورد نظر را تکمیل کند. توجه داشته باشید که دو رم مختلف با فرکانس و نرخ تبادل داده یکسان صرفاً دارای تأخیر CAS یکسانی نیستند و ممکن است تأخیر هر ماژول با ماژول دیگر فرق کند.

در رم‌های جدید DDR5 امکان دارد با تأخیر CL40 مواجه شوید که شاید باعث نگرانی و تردیدتان نسبت به پایین بودن سرعت آنان شود؛ اما همان‌طور که پیش‌تر گفتیم تمام سرعت رم به یک مقوله خاص محدود نمی‌شود و فاکتورهای دیگری در این امر دخیل هستند؛ بنابراین تأخیر بالای رم‌های DDR5 نسبت به DDR4 در حد یک یا دو نانوثانیه است و چیزی نیست که قابل‌ توجه باشد.

از طرف دیگر فرکانس و نرخ تبادل داده‌ی بالاتر در رم‌های DDR5 کمبود بسیار ناچیز در زمینه‌ی نرخ تأخیر را به‌طور ویژه‌ای جبران می‌کنند تا در عملکرد کلی به‌طور دقیق متوجه ارتقا نسل DDR4 به DDR5 شویم.

کارکرد درست ماژول‌های رم به ظرفیت مورد نیاز ما نیز بستگی دارد. ظرفیت رم به میزان حافظه‌ای که می‌تواند داده‌ها را ذخیره کند اشاره دارد و واحد اندازه‌گیری آن گیگابایت به‌شمار می‌آید؛ به عنوان مثال برای اجرای ویندوز ۱۰، حداقل ظرفیت رم ۲ گیگابایت برای نسخه‌ی ۳۲ بیتی و ۴ گیگابایت برای نسخه‌ی ۶۴ بیتی نیاز است.

سرعت رم‌ها تنها به یک فاکتور خاص محدود نمی‌شود و باید به نکات مختلفی توجه کنید؛ بنابراین می‌توان رمی را پرسرعت نامید که از فرکانس و نرخ تبادل داده بالا و تأخیر کمی برخوردار و ظرفیت و نوع آن با سیستم شما سازگاری کاملی داشته باشد.

رم‌ها مانند هارد کامپیوتر از جمله قطعاتی هستند که پس از گذشت زمانی‌ طولانی، باتوجه به پشتیبانی مادربرد و سیستم‌عامل، می‌توانند با مدل جدیدتر و قوی‌تر تعویض شوند. در مقاله‌ی آموزشی راهنمای تعویض رم لپ تاپ، نحوه کامل ارتقای سخت‌افزاری رم توضیح داده شده است.

انتخاب ظرفیت مناسب رم، بستگی به این دارد که از کامپیوتر خود چگونه استفاده می‌کنید یا چندین برنامه به‌صورت همزمان در پس‌زمینه باز هستند.

• استفاده معمول روزانه: ۸ گیگابایت رم برای وب‌گردی، تماشای فیلم، ویرایش اسناد و سایر کارهای سبک و نسبتا سنگین روزانه کافی است. همچنین می‌توانید با این مقدار رم، بازی‌های زیادی را اجرا کنید و کمی ویرایش عکس یا ویدیو نیز انجام دهید.

• بازی کردن: ۱۶ گیگابایت رم برای اکثر بازی‌های جدید توصیه می‌شود، به خصوص اگر می‌خواهید آن‌ها را در بالاترین تنظیمات گرافیکی اجرا کنید و چندین تب یا برنامه در پس‌زمینه باز باشد. برخی از بازی‌ها ممکن است به رم بیشتری نیاز داشته باشند؛ بنابراین باید قبل از بازی، سیستم مورد نیاز را بررسی کنید.

• تولید محتوای تصویری و ویدیویی: ۳۲ یا ۶۴ گیگابایت رم برای کارهای حرفه‌ای یا فشرده با نرم‌افزارهایی مانند Adobe Photoshop و Premiere Pro و After Effects یا برنامه‌های مدل‌سازی و رندر سه‌بعدی ایدئال است. این مقدار رم به شما کمک می‌کند که فایل‌های حجیم، پروژه‌های پیچیده و چندین لایه را بدون کاهش سرعت یا خرابی مدیریت کنید.

• تولید موسیقی: ۶۴ گیگابایت رم برای تولیدکنندگان موسیقی که از نرم‌افزارهایی مانند FL Studio و Ableton Live یا Orchestral Tools استفاده می‌کنند، پیشنهاد می‌شود. این مقدار رم شما را قادر می‌سازد تا با نمونه‌ها، ابزارها و افکت‌های باکیفیت، بدون مشکل تأخیر یا عملکرد کار کنید.

نکات گفته‌شده تنها دستورالعمل‌های کلی هستند و نیاز واقعی هر فرد ممکن است بسته به موردی خاص، سخت‌افزار و ترجیحات او متفاوت باشد. همیشه می‌توانید میزان مصرف فعلی رم خود را با Task Manager در ویندوز یا Activity Monitor در macOS بررسی کنید تا ببینید سیستم شما چقدر از حافظه استفاده می‌کند و آیا نیاز به ارتقاء دارید یا خیر.