حافظه رم چیست و چگونه کار می کند – هر آنچه نیاز است بدانید

فرقی ندارد به دنبال تهیه کامپیوتر خانگی باشید یا لپ تاپ یا گوشی هوشمند، همیشه مقدار حافظه رم (RAM) یکی از مهم‌ترین و کلیدی‌ترین ویژگی‌ها در پیکربندی دستگاه‌های مختلف است. در ادامه این مقاله می‌خواهیم به شرح کلی این سخت افزار و برخی از اصطلاحات مرتبط با آن بپردازیم. در این مقاله سعی شده تمام مطالب به سادگی توضیح داده شود تا تمام کاربران بتوانند از آن استفاده کنند. امیدوارم خواندن این مقاله به شما در انتخاب نوع حافظه رم و مقدار آن به شما کمک کند.

رم چیست و چگونه کار می کند؟

به زبان ساده حافظه رم جایی است که کامپیوتر شما برنامه‌های باز شده، اسناد، برگه‌های مرورگر و هر چیز دیگری را که برای عملکرد سیستم عامل لازم است ذخیره و بازیابی می‌کند. به همین دلیل است که رم با عنوان حافظه موقت کامپیوتر توصیف می‌شود که می‌تواند عمل نوشتن و خواندن را با سرعت بسیار بالایی انجام دهد، در حالی که هارد دیسک‌ها یا حافظه‌های فلش برای ذخیره‌سازی همیشگی اطلاعات طراحی شده‌اند و به همین دلیل سرعت بسیار پایین‌تری نسبت به حافظه رم دارند.

مهمترین چیزی که باید در مورد RAM بدانید (مخفف Random Access Memory) این است که آن یک حافظه فرّار است. یعنی این که هر چیزی که در حافظه رم ذخیره شده است، با خاموش شدن یا راه اندازی مجدد کامپیوتر به طور دائم پاک می‌شود. در این زمینه، نصب رم بیشتر به شما اجازه نمی‌دهد عکس‌ها، فیلم‌ها یا برنامه‌های بیشتری را ذخیره کنید. در عوض، به سادگی به شما این امکان را می دهد که تعداد بیشتری از آن ها را همزمان باز کنید.

شاید جالب باشد بدانید در گذشته که خبری از درایوهای SSD نبود، کاربران می‌توانستند با استفاده از ماژول‌های ویژه‌ای از حافظه‌های رم به عنوان درایو دخیره‌سازی استفاده کنند. درواقع این ماژول حتی بعد از خاموش شدن کامپیوتر بازهم انرژی را برای حافظه‌های رم نگه می‌داشت. با این حال باز هم کافی بود برق این ماژول قطع شود تا کل سیستم عامل، نرم افزارهای نصب شده و اطلاعات ذخیره شده بر روی آن در کسری از ثانیه ناپدید شوند. شاید می‌توانست روش خوبی برای از بین بردن اطلاعات در کمترین زمان ممکن و بدون قابلیت بازیابی باشد ولی خوشبختانه امروزه حافظه‌های فلش و SSD جایگزین چنین ماژول‌های شده‌اند.

حالا اگر این سوال براش شما پیش آمده است که چرا ما از انواع مختلف حافظه برای ذخیره سازی موقت و دائمی استفاده می کنیم، جواب این است که حافظه رم بسیار سریع‌تر و پاسخگو طراحی شده است. پردازنده مرکزی کامپیوتر یا CPU، دسترسی مستقیم به RAM دارد و می‌تواند فوراً در عرض چند نانوثانیه با آن ارتباط برقرار کند. این فرآیند برای برنامه‌های سریع و پاسخگو و تجربه‌های چندوظیفه‌ای (multitasking) بسیار مهم و لازم است.

همچنین حافظه رم برای دسترسی تصادفی بهینه شده است، که اساساً به این معنی است که لازم نیست دادهها از ابتدا تا انتها یا به صورت متوالی خوانده شوند. پردازده مرکزی می‌تواند هر آنچه را که نیاز دارد مستقیماً دریافت کند که این باعث صرفه‌جویی در زمان و افزایش راندمان کاری می‌شود. برای مثال، اگر CPU مجبور باشد داده‌ها را از یک هارد دیسک بازیابی کند، جابجایی بین چند برنامه بسیار بیشتر طول می‌کشد، چراکه در این حالت امکان دسترسی اتفاقی به اطلاعات وجود ندارد. این موضع به حدی مهم است که در طراحی مادربردها نزدیک سخت افزار به CPU همین حافظه‌های رم هستند.

وقتی ظرفیت حافظه رم تمام می‌شود چه اتفاقی می‌افتد؟

اگر به یک باره تعداد زیادی فایل یا برنامه را باز کنید، ممکن است با کمبود حافظه رم مواجه شوید. خب طبیعتا حافظه رم هم مانند سایر قطعات سخت افزاری محدودیت‌هایی دارد و برای افزایش آن نیاز به هزینه کردن است و اگر بخواهیم به صورت نسبی مقایسه کنیم حافظه رم بسیار گران قیمت است. به عنوان مثال، یک ماژول رم 16 گیگابایتی تقریباً به اندازه یک هارد دیسک 1 ترابایتی یا SSD 512 گیگابایتی قسمت دارد. برای این منظور، این روزها اکثر دستگاه‌ها با رم 4 تا 16 گیگابایت عرضه می شوند. شاید این رقم زیاد به نظر نرسد، اما چند دهه پیش کامپیوترهایی بودند که فقط 16 تا 32 مگابایت رم داشتند.

خوشبختانه، سیستم‌عامل‌های مدرن می‌توانند تا حدودی با تمام شدن ظرفیت حافظه رم کنار بیایند. زمانی که به اشباع شدن نزدیک می‌شوید، کامپیوتر شما یا سعی می‌کند داده‌های موجود را فشرده کند، یا به صورت خودکار برنامه‌هایی را که اخیراً استفاده نکرده‌اید را از مدار خارج کند یا حتی بخشی از حافظه رم را به درایود دخیره‌سازی انتقال دهد. با این حال، در هر سه مورد، احتمالاً زمانی که پردازنده مرکزی در تلاش است منابعی را برای انجام پردازش آزاد کند، با کاهش سرعت رو به رو خواهد شد.

راه حل جلوگیری از تمام شدن ظرفیت حافظه رم چیست؟

خب، اگر مادربرد شما فضای لازم برای RAM را داشته باشد، می‌توانید به راحتی ماژول‌های اضافی را نصب کنید درواقع می‌توان گفت رم‌ها راحت‌ترین فرآیند نصب را دارند و به درایور نرم‌افزاری خاصی هم احتیاج ندارند. معمولا کامپیوترهای رومیزی با اندازه کامل بسیار ماژولار هستند و همیشه امکان ارتقاء دادن را دارند. با این حال، همانطور که در بخش بعدی به آن خواهیم پرداخت، نمی‌توان این کار را برای دستگاه های جمع و جورتری، مانند گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها انجام داد.

رم‌ها چه شکلی هستند؟

حافظه‌های رم در اشکال و اندازه‌های مختلف موجود هستند. رایج‌ترین انواع شامل DIMM یا ماژول حافظه داخلی دوگانه و SO-DIMM است که مخفف Small Outline DIMM است. اینها ماژول‌های مستقلی هستند که می‌توانند به ترتیب در مادربردهای کامپیوتر و لپ‌تاپ قرار بگیرند. در هر دو شکل، یک RAM دارای پین هایی در پایین (تصویر بالا) است که به آن اجازه می دهد با مادربرد ارتباط برقرار کند. وجود این پین‌ها بسیار مهم است، چراکه نشانه دهنده سازگاری یا عدم آن با مادربرد است.

در دستگاه‌های کوچک‌تر مانند گوشی‌های هوشمند و لپ‌تاپ‌های کروم بوک و کنسول‌ها، رم مستقیماً به مدار اصلی دستگاه لحیم می‌شود (تصویر زیر). در حالی که این کار راندمان تولید را بهبود می‌بخشد و اغلب به شرکت‌ها کمک می‌کند تا طرح‌های نازک‌تری بسازند. اما از سوی دیگر امکان ارتقاء و جایگزینی حافظه‌های رم لحیم‌شده وجود ندارد. بنابراین اگر در این مدل دستگاه‌ها به رم بیشتری نیاز دارید، تنها گزینه شما خرید یک مدل ارتقا یافته است.

DDR4 یا DDR5 دیگر چه چیزی است؟

علاوه بر شکل و اندازه فیزیکی، ممکن است نام رم DDR4 و DDR5 را نیز شنیده باشید، به خصوص در زمینه کامپیوتر و لپ تاپ. DDR مخفف Double Data Rate است و نشان دهنده سرعت انتقال داده سریعتر در مقایسه با SDR قدیمی یا RAM تک نرخ داده است. از نظر فنی، رم DDR قادر است دو برابر بیشتر داده را در یک چرخه انتقال دهد، و داده‌ها را در هر دو سمت بالا و پایین رفتن یک چرخه انتقال دهد. در این میان عدد انتهایی نشان دهنده نسل رم است که در حال حاضر DDR5 به عنوان آخرین استاندارد موجود در دسترس شناخته می‌شود.

نسل‌های جدید رم معمولاً پهنای باند بالاتر، پایداری بیشتر در حین کاهش مصرف و افزایش ظرفیت کل را ارائه می‌دهند. برای مثال، جهش از DDR4 به DDR5 به صورت تئوری باعث افزایش 50 درصدی در پهنای باند حافظه، ویژگی‌های مدیریت توان دقیق‌تر و قابلیت‌های تصحیح خطا می‌شود.

اصطلاحات رایج مرتبط با حافظه رم که باید بدانید

LPDDR

LP مخفف کم مصرف است. اسمارت‌فون‌های مدرن، ساعت‌های هوشمند و تبلت‌ها همگی از حافظه LPDDR5 به جای نوع استاندارد DDR استفاده می‌کنند تا مصرف انرژی را تا حد امکان پایین نگه دارند. اما در عوض این کاهش مصرف انرژی، پهنای باند در این فرآیند قربانی می‌شود.

GDDR

GDDR یا Graphics DDR، نوعی از حافظه رم استاندارد DDR است. همانطور که از نام آن پیداست، در درجه اول در کنار واحدهای پردازش گرافیکی یا GPU استفاده می شود. GDDR معمولاً پهنای باند بیشتری نسبت به رم DDR معمولی دارد، که امکان انتقال سریع‌تر داده‌ها را به قیمت تأخیر فراهم می‌کند. از سوی دیگر، پردازنده‌های مرکزی به حافظه با تاخیر کمتری نیاز دارند.

QDR

QDR به حافظه Quad Data Rate اشاره دارد. امروزه تنها تعداد کمی از پیاده‌سازی‌های تخصصی حافظه رم در حالت QDR کار می‌کنند، از جمله GDDR6.

Transfers per second (T/s)

سرعت یک ماژول RAM خاص به سرعت انتقال آن بستگی دارد. یا به عبارت دیگر اینکه در هر ثانیه چقدر داده می‌توان به آن خواند و از آن دریافت کرد. برای رم DDR، نرخ انتقال دو برابر فرکانس پایه آن است. به عنوان مثال، یک قطعه DDR4 که در فرکانس پایه 1600 مگاهرتز کار می‌کند، دارای سرعت موثر 3200 MT/s است. با این حال، سازندگان رم همیشه سرعت رم DDR را بر حسب «مگاهرتز مؤثر» ذکر کرده‌اند. به عنوان مثال، ممکن است یک کیت DDR4 3200 MT/s با فرکانس 3200 مگاهرتز پیدا کنید. در حالی که برخی استدلال می‌کنند که MT/s واحد دقیق‌تری از نرخ انتقال است، اما هنوز اکثرا سرعت RAM را در مگاهرتز مبنا قرار می‌دهند.

Memory timings یا زمان‌بندی حافظه

زمان‌بندی حافظه یا تأخیر RAM، مدت زمانی را که طول می‌کشد تا یک CPU به داده‌های رم دسترسی پیدا کند، اندازه‌گیری می‌کند. به طور طبیعی، زمان دسترسی کمتر باعث می شود که عملیات رم سریعتر تکمیل شود و نشان دهنده‌ی بهتر بودن آن رم است. زمان‌بندی حافظه اغلب در یک سری اعداد مانند 16-20-20-38 نشان داده می‌شود. با این حال، در برنامه‌هایی که زیاد نیازی به این تاخیر کم ندارند، این ارقام تأثیر قابل‌توجهی بر عملکرد شما نخواهد داشت.

حافظه دو کاناله یا چهار کاناله

اکثر کامپیوترهای امروزی از کانال‌های حافظه اضافی پشتیبانی می‌کنند. به طور خلاصه، عملکرد در حالت دو یا چهار کاناله به کنترلر حافظه پردازنده مرکزی اجازه می‌دهد تا داده‌ها را با دو یا چند حافظه رم به صورت همزمان تبادل کند. این امر پهنای باند کلی را افزایش می‌دهد و امکان برقراری ارتباط سریع‌تر را فراهم می‌کند – به خصوص برای برخی از پردازنده‌های دارای GPU داخلی بسیار مهم است، زیرا پردازنده دومی نیز از حافظه رم سیستم استفاده خواهد کرد.

XMP

XMP یا Extreme Memory Profile در واقع یک ویژگی در مادربرد است که به شما امکان می‌دهد تنظیمات حافظه را تغییر دهید. این تنظیمات معمولاً به فرکانس، سطح ولتاژ و زمان‌بندی بالاتر مربوط می‌شود. برای مثال، کیت رم DDR4-3200 با فرکانس 2133 مگاهرتز (MT/s) کار می‌کند تا زمانی که XMP را در منوی بایوس مادربرد خود فعال کنید. شایان ذکر است که XMP یک ویژگی خاص اینتل است، در حالی که AMD فناوری مربوطه خود را DOCP یا Direct Over Clock Profile می نامد.

چه مقدار رم در گوشی هوشمند یا کامپیوتر شخصی خود نیاز دارید؟

نمی‌توان یک جواب کلی به این سوال داد، بلکه مقدار حافظه رم مورد نیاز شما بستگی به کاربرد مورد نظر شما برای آن دستگاه خاص و همچنین سیستم عامل دارد. قبلاً اینطور بود که گوشی‌های هوشمند نسبت به کامپیوترهای شخصی به رم بسیار کمتری نیاز داشتند، اما امروزه دیگر این رویه تغییر کرده و برخی از تلفن‌های هوشمند حتی از لپ تاپ‌ها هم حافظه رم بالاتری دارند.

اگر احساس کندی در سیستم می‌کنید به سراغ رم‌ها بروید

اگر تا به حال متوجه شدید که سرعت دستگاه شما در زمان بارگیری چندین برنامه باز یا برگه‌های مرورگر کند می‌شود، احتمالاً به پایان ظرفیت رم خود نزدیک شده‌اید. فرقی نمی‌کند که باقی سخت افزارهای دستگاه شما تا چه حد سطح بالا باشند – حافظه ناکافی می‌تواند توانایی های آن را محدود کند. خوشبختانه، می‌توانید ماژول‌های RAM را در رایانه‌های رومیزی و برخی لپ‌تاپ‌ها جایگزین یا اضافه کنید. اما همان‌طور که قبلا هم گفته‎ شد، این گزینه برای تبلت‌ها و گوشی‌های هوشمند وجود ندارد. البته در طول این سال‌ها برخی از شرکت‌ها قصد داشتند تلفن‌های هوشمندی با قطعات ماژولار عرضه کنند تا این مشکل حل شود اما با این حال هنوز چنین چیزی عمومیت پیدا نکرده است.

حداقل 6 گیگابایت رم برای استفاده از اندروید

بنابراین بهترین کار این است که مطمئن شوید گوشی هوشمند اندرویدی شما حداقل 6 گیگابایت رم داشته باشد. اگر معمولا مجبور به استفاده از چند نر‌م‌افزار به صورت هم‌زمان هستید و یا کارهای فشرده‌ای مانند ویرایش ویدیو را انجام می‌دهید، بهتر است به دنبال گوشی هوشمندی با 8 گیگابایت و حتی 12 گیگابایت حافظه رم باشید. تعداد انگشت شماری از گوشی‌های هوشمند، از جمله سری ROG Phone ایسوس که ویژه گیم است، تا 16 گیگابایت را ارائه می‌دهند، اما فعلا تا رایج شدن چنین حجمی از حافظه رم در بین تلفن‌های هوشمند فاصله داریم.

برای تبلت‌ها، لپ تاپ‌ها، پاسخ به میزان رم مورد نیاز شما می‌تواند کمی پیچیده‌تر شود. به این دلیل که استفاده از سیستم عامل‌های مختلف سخت افزارهای متفاوتی را مطلبد. به عنوان مثال، شما حداقل به 8 گیگابایت رم در ویندوز 11 احتیاج دارید، در حالی که کروم بوک‌ها و تبلت‌های اندرویدی مقرون به صرفه همچنان می توانند با 4 یا 6 گیگابایت حافظه استفاده شوند.

به صورت کلی با داشتن میزان حافظه رم بالاتر مشکلات شما نیز کمتر خواهد شد. مخصوصاً اگر در حال ویرایش ویدیو، بازی یا وبگردی‌های سنگین هستید. می‌توان گفت حداقل 16 گیگابایت مبنای خوبی برای یک ایستگاه کاری است، در حالی که 8 گیگابایت در دستگاه‌های سبک‌تر مانند تبلت اندروید یا کروم بوک کاملاً قابل استفاده است. البته حرفه‌ای‌هایی که ویدیوهای با وضوح بالا را ویرایش می‌کنند یا برنامه‌هایی را توسعه می‌دهند، به رم بسیار بیشتر، یعنی چیزی بین 32 تا 64 گیگابایت یا حتی بیشتر نیاز دارند.

ظرفیت یا عملکرد؟ مسئله این است

علاوه بر ظرفیت، عملکرد رم که بر حسب فرکانس یا تعداد چرخه در ثانیه اندازه‌گیری می‌شود فاکتور بسیار مهمی است. به طور خلاصه، به این صورت است که داده‌ها با چه سرعتی می‌توانند به حافظه و از حافظه منتقل شوند. برخی از برنامه‌های کاربردی، از جمله بازی‌ها و شبیه‌سازی‌های علمی، به شدت به فرکانس‌های بالاتر وابسته هستند. برعکس، حجم کاری سبک‌تر روی گوشی‌های هوشمند و تبلت‌ها احتمالاً هیچ نیازی به سرعت کلاک بیشتر نخواهد داشت. در واقع، اکثر سازندگان گوشی‌های هوشمند حتی فرکانس حافظه را در برگه‌های مشخصات دستگاه خود قید نمی‌کنند.

کامپیوترها نیاز بیشتری به پهنای باند بالا دارند

با این حال، در کامپیوترهای شخصی و لپ‌تاپ‌ها، فرکانس حافظه می‌تواند بسیار مهم و تعیین کننده باشد. علاوه بر این، برخی از پردازندهای مرکزی نسبت به دیگر پردازنده‌ها احتیاج بیشتری به حافظه سریع‌تری دارند. برای مثال، سری پردازنده‌های Ryzen AMD، از رم با پهنای باند بالاتر بهره می‌برند، زیرا می‌تواند ارتباطات بین خوشه‌های اصلی CPU را سرعت بیخشد. به طور مشابه، گرافیک های یکپارچه در برخی از پردازنده‌های مرکزی نیز با پهنای باند حافظه بیشتر، عملکرد بهتری دارند.

با توجه به این مزایا، جای تعجب ندارد حافظه‌های رم ویژه کامپیوتر با پیکربندی‌های مختلفی در دسترس باشند. در اینجا باز هم این سوال پیش می‌آید که چه میزان پهنای باند می‌تواند برای ما کافی باشد و پاسخ آن صرفاً به مورد استفاده شما بستگی دارد. برای کارهای اداری و مرور وب، ظرفیت رم بسیار بیشتر از فرکانس اهمیت دارد. اما از سوی دیگر، بازی‌ها هستند که اغلب به پهنای باندی بسیار بالایی البته در کنار ظرفیت بالا احتیاج دارند.

در سری DDR4 سرعت 3200 مگاهرتز می‌تواند بهترین گزینه باشد

اگر به صورت کلی به دنبال بهترین نسبت قیمت به عملکرد هستید، اجماع کلی بر روی حافظه DDR4 در حدود 3200 مگاهرتز (MT/s) است. این در حالی است که پیکربندی‌های حافظه بالاتر از 4000 مگاهرتز وجود دارد، اما ممکن است آنها بازدهی کمتری را ارائه دهند و در حین حال هزینه بسیار بیشتری نیز تحمیل کنند. فراموش نکنید که به جای یک کیت دو عدد رم (DIMM) بخرید. حالت دو کاناله پهنای باند بالاتری را تقریباً بدون هزینه اضافی ارائه می دهد.

کسانی که به صورت تخصصی به دنبال استفاده از حافظه رم هستند بهتر است که به میزان تأخیر کیت حافظه توجه زیادی کنند. در حالی که این مزایا در دنیای واقعی فقط برای برنامه‌های خاص قابل درک است، اما بازی‌ها می‌توانند از زمان دسترسی کمتر بهره‌مند شود. با این حال، یک بار دیگر، میزان تغییر زمان بندی حافظه به پردازنده شما مورد نظر بستگی دارد. در نهایت بازهم تاکید می‌کنیم که مهم‌ترین فاکتور برای انتخاب یک رم مناسب چه در کامپیوتر و لپ تاپ و چه در دستگاهی مانند تلفن هوشمند و تبلت، نوع کاربری و هدف شما است.

مطالب مرتبط:

• حافظه GDDR6-AiM اولین محصول SK hynix با فناوری PIM
• آداپتور حافظه DDR4 به DDR5 – راه حلی برای کمبود حافظه DDR5
• صحبت های سامسونگ از DDR6 و GDDR7 – حافظه‌های نسل بعدی
• حافظه رم LPDDR4X در آیفون 13 – تصمیمات بحث برانگیز اپل