ما هي ذاكرة الوصول العشوائي؟

على الرغم من أن العديد من مكونات الكمبيوتر تتراوح من معقدة بعض الشيء إلى مقصورة على فئة معينة، إلا أن ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) ربما تكون واحدة من أشهرها. من الميمات حول ذاكرة الوصول العشوائي المخصصة إلى النظر في متطلبات النظام لألعاب الفيديو، سمع الكثير من الأشخاص (أو ربما حتى معظم الأشخاص) هذا المصطلح عدة مرات. ولكن كما هو الحال مع جميع أجهزة الكمبيوتر، هناك القليل من المعلومات حول ماهية ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وما تفعله.

ذاكرة الوصول العشوائي: ذاكرة صغيرة ولكنها سريعة لجميع أنواع المعالجات

ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) هي فئة واسعة جدًا من تخزين بيانات الذاكرة التي تعطي الأولوية للأداء على السعة، ولكن ليس إلى أقصى حد. هناك نوعان رئيسيان من ذاكرة الوصول العشوائي: ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM) وذاكرة الوصول العشوائي الثابتة (SRAM). بالعامية، يقصد الناس عمومًا DRAM عندما يقولون RAM، حيث يُطلق على SRAM اسم ذاكرة التخزين المؤقت بشكل أكثر شيوعًا. سأركز على DRAM هنا، ولكن لدينا

شرح منفصل عن SRAM/ذاكرة التخزين المؤقت.

بالنسبة لجهاز الكمبيوتر، تحتاج فقط إلى مكونين أساسيين: المعالج والتخزين. ولكن في وقت مبكر من تاريخ الحوسبة، أدرك المهندسون أن وسائط التخزين ذات السعة الكبيرة كانت بطيئة للغاية ولم تسمح للمعالج بالعمل بكامل طاقته. تم إنشاء ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) كوسيط بين التخزين الدائم (مثل محركات الأقراص الثابتة ومحركات الأقراص ذات الحالة الصلبة) والمعالج، مع التركيز على السرعة العالية وزمن الوصول الأقل. الفكرة الأساسية هي أن تضع الكثير من البيانات التي ستحتاجها في المستقبل القريب على ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، وتبديل البيانات داخلها وخارجها حسب الحاجة مع مرور الوقت.

الميزات الأساسية التي تميز مجموعات مختلفة من ذاكرة الوصول العشوائي هي سرعة الساعة وعرض النطاق الترددي والسعة وزمن الوصول، ولكن بشكل عام، يمكن أن تتخصص ذاكرة الوصول العشوائي فقط في واحد أو اثنين من هذه الأشياء. تميل أنواع الذاكرة ذات معدل البيانات المزدوج (أو DDR) إلى الحصول على سرعات ساعة عالية جدًا وسعة عالية، مع أحدث DDR5 يبدأ المعيار بتردد 4800 ميجاهرتز مع ما يصل إلى 512 جيجابايت على شريحة واحدة، بينما يبدأ DDR4 بتردد 2133 ميجاهرتز ويصل إلى 128 جيجابايت فقط لكل عصا. ومع ذلك، فإن كل جيل من DDRs يزيد من زمن الوصول، وقد يكون للأنواع الأخرى من DRAM سرعات ساعة أقل ولكن عرض نطاق ترددي أكبر.

بالطبع، يجب أن تتخلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) عن شيء ما مقابل كل سرعتها. أولاً، إنها أكثر تكلفة بالنسبة لكمية البيانات من وسائل التخزين الدائمة. اليوم، تبلغ تكلفة ذاكرة الوصول العشوائي DDR5 بسعة 32 جيجابايت حوالي 100 دولار، في حين يمكنك الحصول على SSD بسعة 1 تيرابايت مقابل 100 دولار. بالإضافة إلى ذلك، تحتاج ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) إلى طاقة مستمرة من أجل الاحتفاظ ببياناتها؛ وإلا فإنه يتوقف عن الوجود.

لا يتم تقسيم ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) فقط إلى DRAM وSRAM، حيث أن كلا الفئتين لهما فئات فرعية خاصة بهما. النوع الرئيسي من DRAM الذي نهتم به هو SDRAM، أو DRAM المتزامن. تتضمن هذه الفئة الفرعية جميع أنواع ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) التي تحتوي على DDR في الاسم، مثل ذاكرة DDR5 وDDR4 لوحدات المعالجة المركزية وأنظمة الكمبيوتر بشكل عام، وذاكرة GDDR6 لوحدات معالجة الرسومات. وكلاهما تتم صيانته بواسطة JEDEC. VRAM هي أيضًا فئة فرعية من ذاكرة الوصول العشوائي، ولكنها ليست فئة تقنية مثل SDRAM، وبدلاً من ذلك تشير فقط إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) المصممة لوحدات معالجة الرسومات. الذاكرة ذات النطاق الترددي العالي، أو HBM، هي نوع من VRAM مثل GDDR6 ولكنها ليست SDRAM.

التسلسل الهرمي للذاكرة ومدى اختلاف DRAM عن ذاكرة التخزين المؤقت أو SRAM

هناك الكثير من أنواع الذاكرة المختلفة في الكمبيوتر، ومن الأفضل تلخيص التسلسل الهرمي للذاكرة باستخدام الهرم (كما هو موضح في الصورة أعلاه). توجد وحدة المعالجة المركزية مع ذاكرة التخزين المؤقت الخاصة بها في الأعلى، وتقع DRAM في المنتصف كذاكرة رئيسية، ويوجد المزيد من أجهزة التخزين الدائمة مثل محركات الأقراص الثابتة ومحركات أقراص SSD واتصالات الشبكة في الأسفل. إنه يعمل بكل بساطة: يمكن نسخ البيانات الموجودة في وحدة التخزين الدائمة إلى DRAM، ومن ثم يمكن لذاكرة التخزين المؤقت الموجودة في وحدة المعالجة المركزية الحصول على البيانات من DRAM للاستخدام الفوري. كلما صعدت إلى أعلى الهرم، أصبحت الأشياء أسرع وأصغر.

ربما تتساءل لماذا لم تحل ذاكرة التخزين المؤقت أو SRAM محل DRAM بشكل مباشر نظرًا لأنها أسرع بكثير وملائمة لوحدة المعالجة المركزية. حسنًا، القاعدة العامة المتعلقة بالذاكرة هي أنه كلما كانت أسرع، زادت تكلفة تصنيعها، ناهيك عن أن قيود الحجم تمثل أيضًا مشكلة. يعد إنتاج ذاكرة التخزين المؤقت مكلفًا للغاية، خاصةً لأنه غالبًا ما يكون على نفس السيليكون الموجود في المعالج النوى، وتريد الكثير من الشركات أن تكون معالجاتها على أغلى وأحدث العقد ممكن. تشغل ذاكرة التخزين المؤقت مساحة كبيرة مما يجعل الإنتاج مكلفًا للرقائق التي تحتوي على الكثير من ذاكرة التخزين المؤقت.

هناك أيضًا اختلاف تقني رئيسي بين DRAM وSRAM، ويتعلق بما تعنيه كلمتا "ديناميكي" و"ثابت" في اختصاريهما. إن الحفاظ على الطاقة في DRAM لا يكفي في الواقع للاحتفاظ بالبيانات؛ يجب تحديث أي شيء مخزّن في DRAM باستمرار، حتى لا يتم فقدانه. ومع ذلك، يمكن لـ SRAM الاحتفاظ بالبيانات طالما أنها قيد التشغيل، ولكن هذه الميزة هي أيضًا جزء من السبب وراء ارتفاع تكلفة إنتاجها.

الأشياء التي يجب مراعاتها عند شراء ذاكرة الوصول العشوائي لأجهزة الكمبيوتر والأجهزة الأخرى

لا يحتاج معظم الأشخاص إلا إلى القلق بشأن DDR DRAM، وهو النوع الذي تشتريه لأجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة والأجهزة الأخرى. الآن بعد أن قمت بتغطية جميع الجوانب الفنية لذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، حان الوقت للإجابة على بعض الأسئلة الشائعة حول شراء ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) وترقيتها لاستخدامها في أجهزة الكمبيوتر الشخصية، وخاصة أجهزة الكمبيوتر المخصصة للألعاب.

"ما مقدار ذاكرة الوصول العشوائي التي أحتاجها؟" يعد أحد أكثر أسئلة الكمبيوتر شيوعًا على الإطلاق، ولم تكن هناك إجابة واحدة صحيحة على الإطلاق. جزء من المشكلة هو أن متطلبات الذاكرة للبرامج تزداد بمرور الوقت، لذا فإن ما كان جيدًا حتى قبل خمس سنوات قد لا يكون كافيًا بعد الآن. بالإضافة إلى ذلك، فإن ما تفعله بجهاز الكمبيوتر الخاص بك سيحدد مقدار ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) التي تحتاجها. بشكل عام، 8 جيجابايت هو الحد الأدنى لتشغيل جهاز كمبيوتر يعمل بنظام Windows 10 أو 11 بسلاسة، وسيمنحك 16 جيجابايت مساحة كبيرة للألعاب وأعباء العمل المكثفة الأخرى. 32 جيجابايت وما فوق مخصصة للمتحمسين والمستخدمين الذين يعملون مع البرامج الإبداعية.

ثم هناك الجوانب المتعلقة بالأداء مثل التردد وزمن الوصول. تعد الترددات العالية وزمن الاستجابة المنخفض أمرًا جيدًا للأداء، ولكن من الصعب تحسين كليهما في وقت واحد. من الناحية المثالية، تريد تحقيق التوازن بين هذين الأمرين والنظر في الأجهزة التي تقوم بإقران ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بها. لدينا توصيات لكليهما DDR4 و DDR5 التي تغطي جميع أفضل الخيارات.

أحد الأشياء الأخيرة والتي غالبًا ما يتم تجاهلها والتي يجب مراعاتها هو قنوات الذاكرة، والتي يمكن أن تعزز عرض النطاق الترددي لذاكرة DDR عند استخدام عدد معين من العصي. تقدم معظم الأنظمة الأساسية بشكل عام قناتين أو أربع أو ثماني قنوات، وإذا كان النظام يحتوي على نفس القدر من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) مثل القنوات (ستعمل القناة المزدوجة أيضًا)، فسيحصل عرض النطاق الترددي على دفعة جيدة. بالنسبة لمعظم المستخدمين، يعني هذا تثبيت شريحتين أو أربع شرائح من الذاكرة لتنشيط الذاكرة ثنائية القناة، وهو ما تحصل عليه على الأجهزة غير الاحترافية. أنت بالتأكيد تريد ذاكرة ثنائية القناة أيضًا، حيث أن وضع القناة الواحدة يدمر الأداء في كل شيء تقريبًا، بما في ذلك الألعاب. على سبيل المثال، إذا كنت تريد ذاكرة وصول عشوائي (RAM) بسعة 16 غيغابايت، فمن الأفضل شراء شريحتين بسعة 8 غيغابايت بدلاً من شريحة واحدة بسعة 16 غيغابايت. قد تدعم بعض الأجهزة الاحترافية أيضًا الذاكرة رباعية القنوات.

يبدو المستقبل مملاً بالنسبة إلى DRAM

على الرغم من أن المجال كان مزدحمًا جدًا بالنسبة إلى DRAM منذ عدة سنوات، إلا أن الأنواع الوحيدة من DRAM التي تهم اليوم هي ذاكرة DDR من JEDEC، مثل DDR5 وGDDR6. ومن بين المنافسين القلائل لشركة JEDEC في السنوات الأخيرة، مثل Optane من شركة Intel، لم ينجح أي منها عمليًا. حتى HBM، الذي بدأ كمشروع بين SK Hynix وSamsung وAMD، تم اعتماده في النهاية بواسطة JEDEC، مما ترك النظام البيئي بأكمله مبسطًا وغير مجزأ إلى حد ما.

لا شيء يدوم إلى الأبد، خاصة في مجال الحوسبة، ولكن يبدو أن DRAM سيكون مجالًا ثابتًا إلى حد ما في المستقبل المنظور. ربما يكون هناك مجال لأنواع جديدة من الذاكرة مصممة خصيصًا لتلبية احتياجات تطبيقات محددة، ولكن من غير المرجح أن نشهد تغييرًا أكثر أهمية من ذلك. من المرجح أن تستمر الشركات في صنع ذاكرة DDR لسنوات.