آنچه در این فصل می آموزید:
/ کنترل میزان مصرف حافظه در سیستم
/ اجرای برنامه های ارزیابی و سنجش حافظه
/نمایش اطلاعات حافظه ویندوز به کمک برنامه Sandra
/ آماده شدن برای ارتقا حافظه سیستم
/ عیب یابی نصب حافظه در سیستم
/ حذف کاربرد حافظه بسط یافته و حافظه توسعه یافته در محیط ویندوز
/ کنترل مقدار فیزیکی مصرف RAM در محیط ویندوز
قبل از اینکه Cpu بتواند برنامه‌ها را اجرا کند، دستورات و اطلاعات آن برنامه باید داخل حافظه Ram کامپیوتر منتقل و مستقر شوند. در این فصل روش نگهداری اطلاعات در حافظه Ram را می آموزید و اینکه چرا اطلاعات داخل حافظه Ram فرار هستند ( یعنی با قطع برق یا خاموش شدن کامپیوتر همه اطلاعات موجود در این حافظه از بین می روند)، و اینکه چرا انواع حافظه Ram عرضه شده اند.
بر روی وب یا داخل مجلات و بروشورها و کتابهای کامپیوتر اغلب توصیه های مطالعه می کنید که مقدار لازم حافظه Ram برای سیستم شما را اعلام می کنند. اغلب اعلام می شود که حداقل 126 تا 512 مگابایت حافظه Ram برای عملکرد مناسب یک سیستم لازم است.
درک مفهوم لایه‌های ذخیره‌سازی
داخل کامپیوترهای شخصی از دیسک‌ها برای نگهداری دایمی و بلند مدت اطلاعات استفاده می‌کنیم. اطلاعات داخل دیسک سخت از طریق مغناطیس نمودن سطح دیسک انجام می‌گیرد. به دلیل روش مغناطیسی ذخیره اطلاعات در دیسک سخت
(در مقابل روش الکترونیکی ) این وسیله قابلیت نگهداری دایمی و بلند مدت اطلاعات را دارد و با قطع برق یا خاموش شدن سیستم اطلاعات مستقردر دیسک از بین نرفته و ماندگار هستند چون دیسک سخت برای نگهداری اطلاعاات نیاز به جریان برق دایمی ندارد. اما حافظه Ram اطلاعات را بطور موقت نگهداری می کند بدیهی است که با قطع برق یا خاموش شدن سیستم این اطلاعات از بین خواهند رفت.
فن‌آوریهای گوناگون برای ذخیره‌سازی اطلعات ابداع شده‌اند که اغلب آنها را بر اساس سرعت، هزینه و ظرفیت ذخیره سازی طبقه‌بندی می‌کنند. معمولاً دیسک‌ها وسایل مکانیکی هستند و به همین دلیل سرعت عملیات آنها نسبت به انواع حافظه‌های الکترونیکی بسیار کندتر است. در شکل زیر نمایی از اواع وسایل ذخیره‌سازی و در سمت راست کندترین وسیله ذخیره‌سازی را نشان داده‌ایم.
جریان اطلاعات از حافظه RAM به پردازنده (CPU)
هرگاه Cpu برای اجرای عملیات به اطلاعات یا دستوری نیاز داشته باشد ابتدا آنها را داخل حافظه میانجی L1 جستجو می‌کند. اگر اطلاعات مورد نیاز را آنجا پیدا نکند به سراغ حافظه میانجی L2 خواهد رفت. اگر اطلاعات مورد نیاز را آنجا هم پیدا نکند پس Cpu باید نشانی آدرس آن اطلاعات را از طریق گذرگاه سیستم به حافظه Ram ارسال نماید. درخواست اطلاعات از Cpu باندا به تراشه کنترل کننده حافظه می‌رسد.
کنترل کننده حافظه از آدرس رسیده استفاده می‌کند و اطلاعات یا دستور مورد نیاز Cpu را پیدا می‌کند. پس از اینکه کنترل کننده حافظه این اطلاعات را پیدا می کند آن را از طریق گذرگاه سیستم به Cpu ارسال می‌کند.
انجام مراحل فوق نیاز به زمان دارند. در سیستم های جدید به منظور افزایش کارایی سیستم از روشهایی استفاده می کنند تا تاخیر زمانی درخواست و دریافت اطلاعات را کاهش دهند.
سازماندهی حافظه RAM توسط کامپیوترهای شخصی
در حافظه Ram اطلاعات ( Data ) و دستوراتی ( Instructions ) ذخیره می شوند که Cpu برای اجرای عملیات به آنها نیاز دارد. می دانید که هر برنامه شامل دستوراتی است که به زبان صفر و یک ها نوشته شده ( یا ترجمه شده) اند. بنابراین در حافظه Ram نیز اطلاعات به شکل صصفرها و یک ها ذخیره می شوند. می توانید حافظه Ram را به شکل چند ردیف از مکانهای ذخیره سازی تصور نمایید.
برنامه نویسان تصور دیگری از حافظه Ram دارند.
آنها مجموعه بیت ها را در یک « لغت» ( Word) گروه بندی می کنند. به همین دلیل پردازنده هایی که از گذرگاه اطلاعات 32 بیتی استفاده می کنند در واقع از لغات 32 بیتی استفاده می کنند. پردازنده هایی که از گذرگاه اطلاعات 64 بیتی استفاده می کنند از بغات 64 بیتی استفاده می کنند. اما در پشت صحنه واقعیت این است که برنامه ها می توانند به بایت های انفرادی داخل حافظه Ram دسترسی داشته باشند. در شکل زیر نمایی از ساختار حافظه Ram را مشاهده می کنید که مکان هر بایت یک آدرس منحصربه فرد دارد. Cpu برای بازخوانی اطلاعات از حافظه Ram یا ثبت اطلاعات رد حافظه Ram باید آدرس مکانهای ذخیره سازی در این حافظه را بداند.
در فصل 12 جزییات مربوط به تبادل اطلاعات از طریق گذرگاه های کامپیوتر بین تراشه ها را می آموزید. هر گاه سیستم (System bus ) ارتباط بین حافظه Ram و Cpu را برقرار نمودده و شامل سیستم هایی است که اطلاعات بر روی آنها حرکت می کنند. تعداد بیت های موجود در گذرگاه آدرس مشخص کننده مقدار حافظه ای هستند که کامپیوتر شخصی می تواند به آنها دسترسی داشته باشد. به عنوان مثال اگر در یک سیستم از گذرگاه آدرس 32 بیتی استفاده شود پس 232 یعنی 4 گیگابایت را می توان آدرس دهی نمود.
یا در یک سیستم که از گذرگاه آدرس 64 بیتی استفاده می شود پس 264 9551616، 737، 18446744 خانه حافظه را می توان آدرس دهی نمود.
مفهوم DRAM ( Dynamic ramdom access memory )
در بیشتر کامپیوترهای شخصی از تراشه‌هایی حافظه Dram استفاده می شود که به دلیل سرعت زیاد، ظرفیت زیاد و هزینه پایین این نوع حافظه است. در یک تراشه Dram برای ذخیره یک بیت اطلاعات از یک ترانزیستور و یک کاپاسیتور استفاده می‌شود. کاپاسیتور مقدار جاری بیت را ذخیره و نگهداری می‌کند.
مشکل اصلی مربوط به استفاده از کاپاسیتور آن است که شارژ آنها برای مدت محدودی باقی می ماند و باید هر چند لحظه یکبار شارژ آنها نوسازی شود. کنترل کننده حافظه به منظور تجدید شارژ کاپاسیتور ابتدا محتوی آن را خوانده و نگهداری می کند. پس از تجدید شارژ کنترل کنند حافظه باید مقدار آن کاپاسیتور را دوباره به آن برگرداند. سرعت تجدید شارژ محتوی بیت توسط کنترل کننده حافظه باید معادل 66 مگاهرتز باشد.
همچنین هنگامی که Cpu محتوی ذخیره شده در حافظه Ram را درخواست می کند، کنترل کننده حافظه باید محتوی جاری کاپاستیور را بگیرد تا مشخص کند که اطلاعاتی در آن ذخیره شده است.
اگر کاپاسیتور در برگیرنده محتوی 1 باشد، کنترل کننده حافظه باید محتوی کاپاسیتور را نوسازی ( تجدید) نماید. در زمانی که کنترل کننده حافظه محتوی کاپاسیتور را می‌خواند این محتوی از درون کاپاسیتور خارج می شود و این فرایند را « خواندن تخریبی» اطلاعات یا Destructive read می نامند.
چون کنترل کننده حافظه باید بطور مرتب و دایمی تراشه های حافظه Ram را نوسازی نماید، این نوع تراشه ها از سایر انواع حافظه ها کندتر عمل می کنند. اما مزیت اصلی این تراشه ها ظرفیت زیاد ذخیره سازی اطلاعات در این نوع تراشه فقط از یک ترانزیستور و یک کاپاسیتور استفاده می شود.
مفهوم حافظه SRAM ( Static random access memory )
به دلیل قیمت پایین و ظرفیت زیاد ذخیره‌سازی در بیشتر کامپیوترهای شخصی از تراشه‌های حافظه Dram برای پیاده سازی حافظه اصلی استفاده می کنند. در این کامپیوترها به منظور افزایش کارایی و سرعت سیستم از حافظه پر سرعت میانجی (Cache) نیز استفاده می شود که به دلیل گرانی کمتر استفاده می شوند. در حافظه میانجی از فن آوری Sram استفاده می شود.
در تراشه های حافظه Dram کاپاسیتور برای نگهداری محتوی خود لازم است تا بطور مرتب نوسازی شود، امام در تراشه‌های Sram نیاز به تجدید یا نوسازی شارژ وجود ندارد.
همچنین کنترل کننده حافظه می تواند محتوی این حافظه را بدون عملیات خواندن تخریبی اجرا نماید. به همین دلیل سرعت دسترسی اطلاعات در این نوع تراشه‌ها بسیار بیشتر است.
بی نیازی تراشه‌های Sram به خاطر آن است که در این تراشه ها از کاپاسیتور استفاده نمی شود. اما در عوض از پنج یا شش تزانزیستور برای ذخیره یک بیت اطلاعات استفاده می شود. به همین دلیل ظرفیت ذخیره سازی اطلاعات درحافظه های Sram نسبت به حافظه های Sram نسبت به حافظه هاس Dram کمتر است.
پکیج حافظه های Ram
حافظه های Ram بر روی یک یا چند شکاف داخل برد اصلی قرار می گیرند. بستگی به نوع برد اصلی تعدا شکافهای خالی برای استقرار حافظه ها و نوع تراشه‌ای که آن برد اصلی پشتیبانی می‌کند متفاوت است.
بطور کلی تراشه حافظه Ram متشکل از چند تراشه است و تراشه‌های Ram را به تراشه های Sim m و تراشه‌های Dim m طبقه‌بندی می‌کنند. Sim m یک برد مدار کوچک است که در برگیرنده تراشه‌های حافظه و یک کانکتور است که تراشه حافظه را بر روی سکوت Sim m روی برد اصلی مستقر می کند. Dim m شباهت زیادی به تراشه Sim m دارد با این تفاوت که کانکتور متصل دهنده تراشه Dim m به سوکت Dim m به روش الکترونیکی به یکدیگر وابسته اند. در شکل زیر نمونه ای از یک تراشه Sim m را مشاهده می کنید.
تراشه‌های قدیمی Sim m شامل تراشه‌های کوچکتر 32 کیلوبایتی بودند. اما به مرور زمان سرعت و ظرفیت ذخیره اطلاعات در تراشه های Sim m و Dim m تحول یافته است.
تراشه‌های Sim m از کانکتورهای 30 پینی استفاده می کردند اما در حال حاظر از کانکتورهای 72 پینی در آنها استفاده می شود. تراشه های Dim m از کانکتورهای 168 پینی استفاده می کنند.
تراشه‌های Sim m 72 پینی در هر گذر می توانند 32 بیت اطلاعات را منتقل نمایند در حالی که تراشه های Dim m پینی در هر گذر می توانند 64 بیت اطلاعات را منتقل نمایند. هنگامی که قصد ارتقای حافظه کامپیوتر را دارید باید آگاه باشید که در سیستم شما از تراشه های Sim m یا Dim m حافظه پشتیبانی شده است.