رم کامپیوتر

RAM (حافظه دسترسی تصادفی) بخشی از حافظه اصلی کامپیوتر است که به طور مستقیم توسط پردازنده قابل دسترسی است. رم برای خواندن و نوشتن داده‌هایی استفاده می‌شود که توسط پردازنده استفاده می‌شوند. رم به طور ذاتی یک حافظه فرار است و این بدان معناست که اگر جریان برق قطع شود، اطلاعات ذخیره شده در آن از بین می‌رود.

حافظه رم برای ذخیره داده‌هایی که در حال حاضر توسط پردازنده پردازش می‌شوند، استفاده می‌شود. اکثر برنامه‌ها و داده‌هایی که قابل تغییر هستند، در RAM ذخیره می‌شوند. تراشه‌های رم یکپارچه در دو فرم زیر در دسترس هستند:

• SRAM (Static RAM)
• DRAM (Dynamic RAM)

بلوک دیاگرام تراشه رم در زیر آورده شده است.

حافظه رم SRAM

حافظه‌های SRAM شامل مدارهایی هستند که می‌توانند اطلاعات ذخیره شده را تا زمانی که برق وجود دارد ذخیره کنند. این بدان معناست که این نوع حافظه به طور مداوم به انرژی نیاز دارند. از حافظه‌های SRAM برای ساخت حافظه کش استفاده می‌شود.

SRAM Memory Cell – حافظه‌های استاتیک یا SRAM حافظه‌هایی هستند که از مدارهایی ساخته شده‌اند که می‌توانند حالت خود را تا زمانی که فعال هستند حفظ کنند. بنابراین این نوع حافظه‌ها را فرار می‌نامند. شکل زیر نمودار SRAM را نشان می‌دهد. یک لچ توسط دو اینورتر متصل شده در شکل نشان داده شده است. برای اتصال لچ با دو خط از دو ترانزیستور T1 و T2 استفاده می‌شود. هدف این ترانزیستورها این است که به عنوان سوئیچ عمل کنند که می‌توانند تحت کنترل خط باز و بسته شوند؛ که توسط دیکدر آدرس کنترل می‌شوند. هنگامی که خط در سطح 0 باشد، ترانزیستورها خاموش می‌شوند و اطلاعات در آن باقی می‌ماند. به عنوان مثال، سلول در حالت 1 است اگر مقدار منطقی A=1 و B=0 باشد. این حالت تا زمانی که خط فعال نشود، حفظ می‌شود.

برای عملیات خواندن، خط ورودی توسط ورودی آدرس فعال می‌شود. خط فعال شده هر دو ترانزیستور T1 و T2 را غیر فعال می‌کند. بعد مقادیر بیت در A و B می‌توانند به خطوط مربوطه انتقال داده شوند. مدار نوشتن در انتهای خطوط، خروجی را به پردازنده ارسال می‌کند.

برای عملکرد نوشتن، ادرس ارائه شده به دیکدر ارسال می‌شود تا خط فعال شود و هر دو سوئیچ بسته می‌شوند. بعد مقدار بیتی که باید در سلول نوشته شود از طریق مدار نوشتن تامین می‌شود و سیگنال‌های موجود در خطوط و بعد در سلول ذخیره می‌شوند.

حافظه رم DRAM

DRAM اطلاعات باینری را به صورت بارهای الکتریکی ذخیره شده در خازن‌ها سیو می‌کند. اطلاعات ذخیره شده روی خازن‌ها در طی یک دوره زمانی از بین می‌روند و بنابراین خازن‌ها باید به صورت دوره‌ای شارژ شوند. حافظه‌ای به طور کلی از تراشه‌های DRAM تشکیل شده است.

گرچه SRAM بسیار سریع است اما گران است چون هر سلول به چندین ترانزیستور نیاز دارد. رم نسبتا ارزانتر، DRAM است چون در هر سلول از یک ترانزیستور و خازن استفاده می‌کند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است C خازن و T ترانزیستور است. اطلاعات در سلول DRAM با شارژ خازن ذخیره می‌شود و این شارژ باید به صورت دوره‌ای انجام شود.

برای ذخیره اطلاعات در این سلول، ترانزیستور T فعال شده و ولتاژ مناسبی را به خط اعمال می‌کند. این باعث می‌شود مقدار مشخصی از شارژ در خازن ذخیره شود. بعد از غیر فعال شدن ترانزیستور، به دلیل ماهیتی که خازن دارد؛ دشارژ انجام می‌شود. از این رو اطلاعات ذخیره شده در سلول را فقط زمانی می‌توان به درستی خواند؛ که قبل از اینکه شارژ خازن‌ها به مقدار زیر حد آستانه برسد.

انواع DRAM

عمدتا 5 نوع DRAM وجود دارد:

Asynchronous DRAM (ADRAM) – حافظه DRAM که در بالا توضیح دادیم از نوع اسنکرون است. تایمینگ دستگاه حافظه به صورت غیر همزمان کنترل می‌شود. یک مدار کنترل کننده حافظه تخصصی سیگنال‌های کنترل لازم برای کنترل تایمینگ تولید می‌کند. پردازنده مرکزی باید تاخیر در پاسخگویی حافظه را در نظر بگیرد.

Synchronous DRAM (SDRAM) – سرعت دسترسی است. تراشه‌های رم مستقیما با کلاک پردازنده هماهنگ می‌شوند. برای این منظور، وقتی پردازنده منتظر آماده شدن است؛ تراشه‌های حافظه آماده کار می‌شوند. این حافظه‌ها در باس حافظه پردازنده بدون تحمیل حالت انتظار کار می‌کنند. SDRAM به صورت تجاری؛ به صورت ماژول‌های دارای تراشه‌های SDRAM متعدد هستند و ظرفیت مورد نیاز ماژول‌ها را تشکیل می‌دهند.

Double-Data-Rate SDRAM (DDR SDRAM) – این نسخه سریعتر از SDRAM عملیات خود را در هر دو لبه سیگنال کلاک انجام می‌دهد. در حالی که یک SDRAM استاندارد عملیات خود را در لبه افزایش سیگنال کلاک انجام می‌دهد. از آنجا که آنها داده‌ها را در هر دو لبه کلاک انتقال می‌دهند، سرعت انتقال دو برابر می‌شود. برای دستیابی به داده‌ها با سرعت بالا، سلول‌های حافظه در دو گروه سازمان یافته‌اند. هر گروه به طور جداگانه قابل دسترسی هستند.

Rambus DRAM (RDRAM) – سرعت انتقال داده بسیار بالایی را از طریق باس حافظه – پردازنده فراهم می‌اورد. از مکانیزم‌های مختلف سرعت بخشیدن مانند رابط حافظه همزمان، ذخیره سازی درون تراشه‌های DRAM و تایمینگ سیگنال بسیار سریع استفاده می‌شود. پهنای باند داده باس رم 8 تا 9 بیت است.

Cache DRAM (CDRAM) – این حافظه نوع خاصی از حافظه رم DRAM با حافظه کش روی تراشه SRAM است که به عنوان یک بافر با سرعت بالا برای DRAM اصلی کار می‌کند.