حافظه رایانه: مبانی، راهنمای خرید، معرفی محصول (1)

از نظر فنی همه چیز برای ظهور استاندارد جدید حافظه فراهم شده است. در واقع سامسونگ در نمایشگاه CES، ماژول های DDR4 را به نمایش گذاشت. اما آیا ما اکنون به این شیفت تکنولوژیکی نیاز داریم؟
در گذشته ای نه چندان دور، ارتقاء حافظه سیستم، مؤثرترین و ساده ترین روش برای تقویت عملکرد پی سی بود. قیمت های بالای حافظه در آن زمان، به این معنا بود که اغلب سیستم های از قبل پیکربندی شده و آماده تحویل، از میزان حافظه RAM حداقلی برخوردار بودند و از سوی دیگر افزایش قدرت نرم افزارها و سیستم عامل شما را به زودی وادار به ارتقاء حافظه سیستم می نمود.
اما امروزه وضعیت فرق کرده و حتی معمولی ترین سیستم ها، با 4 گیگابایت حافظه DDR3 RAM (به عنوان استاندارد) عرضه می گردند. اما آیا این بدان معناست که دوران ارتقاء حافظه به پایان رسیده است؟ به هیچ وجه.
این امر فقط بدان معناست که با ارزان تر شدن حافظه، اگر سیستم شما از ابتدا دارای میزان حافظه قابل توجهی است، شما در آینده ای دورتر به ارتقای حافظه نیاز پیدا خواهید نمود.
اکنون 4 گیگابایت، یک حداقل میزان حافظه محسوب می گردد و 8 گیگابایت یک پیکربندی قابل توصیه به حساب می آید و اکنون 12گیگابایت به هیچوجه چیز عجیب و غریبی نیست. البته این بدان معناست که با این مقادیر حافظه، شما به یک سیستم 64 بیتی نیاز دارید.
آخرین تغییرات در این عرصه، که به کندی صورت گرفت، انتقال از DDR2 به DDR3 بود. هنوز هم برخی سیستم ها (به خصوص لپ تاپ ها) با حافظه DDR2 عرضه می شوند، اما آینده متعلق به DDR3 است. تنها سؤال باقیمانده این است که واقعاً به چه میزان حافظه نیاز داریم؟
پردازنده های Core i7، از کنترلر حافظه سه کاناله پشتیبانی می نمایند. برای دستیابی به حداکثر عملکرد روی مادربردهای X58، شما باید روی هر سه کانال، حافظه DDR3 نصب کنید. در مورد حافظه سه کاناله مفصل بحث می کنیم. اما اجازه دهید قدم به قدم پیش برویم.

آشنایی با انواع حافظه RAM
 

در ابتدای بحث، بهتر است بطور اجمالی با انواع حافظه آشنا شویم و با بررسی سیر تکاملی آن به اجمال، به درک عمیق تری از فناوری های جدید در این حوزه دست خواهیم یافت.

DRAM
 

بطور مجازی، همه ماژول های حافظه از برخی از انواع حافظه RAM دینامیکی یا تراشه های DRAM استفاده می کنند. مهم ترین نکته در مورد این فناوری آن است که DRAM به منظور حفظ داده های خود نیاز به شارژ مجدد و پریودیک دارد و نیز مهم ترین مزیت حافظه DRAM آن است که بسیار متراکم بوده، بدان معنا که شما می توانید مقدار زیادی از بیت های داده را در داخل یک تراشه خیلی کوچک ذخیره کنید. همچنین این نوع تراشه های حافظه دارای قیمت ارزانی هستند. در واقع، حافظه اصلی، از آن جهت حافظه RAM نامیده می شود که می توان به آن دسترسی غیر ترتیبی داشت. به مرور زمان، تعریف RAM از یک عبارت با حروف اختصاری ساده، به چیزی که بعنوان فضای کاری حافظه اصلی پردازنده مورد استفاده قرار می گیرد، تغییر یافته است و متداول ترین نوع آن DRAM می باشد. DRAM در واقع دو معنی دارد.
یکی اینکه اطلاعات را می توان بارها و بارها روی حافظه RAM بازنویسی نمود. معنای دوم این مفهوم آن است که حافظه های DRAM الزام می دارند که داده ها، هر چند میلی ثانیه یکبار، مجدداً روی این نوع حافظه بازنویسی گشته یا به اصطلاح Refresh گردند.
سرعت انواع اولیه حافظه DRAM، همانند مواردی از FPM و EDO، بر اساس زمان دسترسی بر حسب نانوثانیه بیان می گردید. اکنون دیگر این نوع حافظه منسوخ شده اند و جای خود را به سایر انواع DRAM که جدیدترین آن ها DDR3 نام دارد، داده اند.
در واقع، سلول های حافظه در یک تراشه DRAM، از جنس خازن های کوچکی هستند که با استفاده از ذخیره سازی بار الکتریکی در خود، اطلاعات یک بیت از داده را در خود ذخیره می کنند. اما مشکل اینجاست که آن ها دارای ماهیت دینامیکی بوده و به تدریج بار الکتریکی خود را از دست می دهند و به دلیل طرح خاص خود، می بایست دائماً نوسازی گردند. در غیر این صورت بارهای الکتریکی در تک تک خازن های حافظه، از دست خواهد رفت و داده ها پاک می شوند.
از طرفی، نوسازی اطلاعات حافظه، وقت پردازنده را می گیرد که این مسئله در گذشته خیلی پر رنگ تر بود. در سیستم های قدیمی تر، سیکل بازسازی داده ها، تا 10 درصد یا بیشتر از کل زمان CPU را به خود اختصاص می داد. اما در سیستم های جدید با فرکانس پردازنده چند گیگاهرتز، سیکل بازسازی حافظه کمتر از 1 درصد کل زمان CPU می باشد. حافظه های DRAM، فقط از یک زوج ترانزیستور و خازن (به ازای هر بیت داده) استفاده می کنند و این امر امکان می دهد که آن ها بسیار متراکم بوده و ظرفیت حافظه بیشتری را به ازای هر تراشه نسبت به سایر انواع حافظه ارائه نمایند. اخیراً تراشه های DRAM با چگالی هایی تا 16 گیگابیت و این بدان معناست که تراشه های DRAM با 16 میلیارد ترانزیستور یا بیشتر ساخته شده اند. این عدد خیلی بیشتر از ترانزیستورهای داخل پردازندهاست. اما می بایست به این نکته توجه کنید که در یک تراشه حافظه، ترانزیستورها و خازن ها، در یک شبکه منظم و معمولاً مربع شکل از ساختارهای تکراری ساده ترتیب بندی شده اند. برخلاف پردازنده که یک مدار پیچیده تر از ساختارهای متفاوت بوده و دارای عناصری است که در یک سبک نامنظم به یکدیگر متصل می باشند.
کار ترانزیستور در یک تراشه DRAM آن است که وضعیت بار خازن مجاور خود را بررسی می کند. اگر خازن باردار باشد، سلول دارای محتوای «1» می باشد. در صورت عدم وجود بار، محتوای داده ای آن، «0» خواهد بود. بار موجود در خازن های کوچک، دائماً در حال خالی شدن بوده و به همین دلیل این سلول ها می بایست دائماً نوسازی گردند.

SRAM
 

حافظه RAM استاتیکی، نوعی از حافظه RAM می باشد که برای حفظ محتویات خود به نوسازی پریودیک سلول های خود نیازی ندارد. این مشخصه مهم RAM بدان معناست که داده ها فقط هنگامی ذخیره می شوند که توان الکتریکی موجود باشد. شاید بپرسید عمل نوسازی به چه معناست؟ عمل نوسازی یا refreshing حافظه، به معنای خواندن اطلاعات از یک منطقه خاص از حافظه و نوشتن مجدد آن اطلاعات (بدون کوچکترین اصلاحی روی آن) در همان منطقه ازحافظه است. نوع معماری SRAM این امکان را می دهد که به نوسازی سلول های حافظه نیازی نباشد.
به دلیل طرح خاص SRAM، نه تنها نیازی به بازسازی سلول ها نیست بلکه SRAM خیلی سریع تر از DRAM عمل نموده و قادر به همگام شدن با سرعت های پردازنده های جدید می باشد. در طراحی حافظهSRAM، یک مجموعه از شش ترانزیستور برای هر بیت حافظه در نظر گرفته شده است. استفاده از ترانزیستورها (بدون خازن ها)، بدان معناست که نیازی به بازسازی متناوب سلول های حافظه نمی باشد. زیرا هیچ خازنی وجود ندارد که با گذشت زمان بار خود را از دست بدهد. مادامی که توان الکتریکی لازم به سلول های حافظه اعمال گردد، حافظه SRAM اطلاعات خود را حفظ خواهد نمود. با توجه به این خصیصه ها چرا از حافظه SRAM برای همه واحد حافظه سیستم استفاده نمی گردد؟ پاسخ این سؤال ساده است: در مقایسه باDRAM، حافظه SRAM خیلی سریع تر می باشد، اما در عین حال به لحاظ تراکم یا چگالی سلول های حافظه، از حافظه DRAM خیلی عقب تر بوده و نیز از آن خیلی گران تر است. تراکم کمتر سلول های حافظه بدان معناست که تراشه های SRAM به لحاظ فیزیکی بزرگتر هستند و در کل، تعداد بیت های داده بسیار کمتری را در خود ذخیره می کنند. تعداد زیاد ترانزیستورها و طرح خوشه ای این حافظه بدان معناست که تراشه های SRAM هم به لحاظ فیزیکی، بزرگتر از تراشه های DRAM هستند و هم از جنبه تولید، گران تر از آن تمام می شوند.
با وجودیکه حافظه SRAM برای استفاده در کامپیوترهای شخصی (بعنوان حافظه اصلی )خیلی گران می باشد، طراحان PC، روشی را برای استفاده مؤثر از SRAM یافته اند. به جای پرداخت هزینه برای حافظه SRAM، بعنوان حافظه اصلی سیستم که بتواند با سرعت CPU سازگاری داشته باشد، مقدار کوچکی از حافظه SRAM بعنوان حافظه کاشه در سیستم های کامپیوتری مورد استفاده قرار می گیرد. حافظه کاشه با سرعت های نزدیک یا حتی معادل با سرعت پردازنده عمل نموده و این همان حافظه ایست که پردازنده معمولاً مستقیماً اطلاعات را از روی آن می خواند و یا روی آن می نویسد. در طی عملیات خواندن، داده ها در حافظه کاشه سریع، در اختیار پردازنده کامپیوتر قرار می گیرد.
برای فهم بهتر حافظه فیزیکی یک سیستم، شما می بایست ببینید که آن ها در کجا قرار دارند و چگونه خود را با سیستم وفق می دهند. سه نوع اصلی حافظه فیزیکی که در کامپیوترهای شخصی امروزی مورد استفاده قرار می گیرند شامل ROM ،DRAM و SRAM می گردند تنها نوع حافظه که شما نیاز به خرید و نصب آن روی سیستم دارید، حافظه DRAM می باشد. سایر انواع حافظه، بصورت داخلی در مادربرد (ROM)، پردازنده (SRAM) و سایر قطعات مثل کارت ویدئویی، دیسک های سخت و غیره مورد استفاده قرار می گیرند.

SDRAM
 

DRAM سنکرون (SDRAM)، اولین نوع حافظه محسوب می شود که همگام با باس پردازنده (اتصال بین پردازنده و سایر قطعات روی مادربرد) اجرا می شود. اغلب ماژول های 168پین DIMM، از حافظه SDRAM استفاده می کنند. حافظه SDRAM، اطلاعات را با سرعت خیلی بالا انتقال می دهد، زیرا سیگنال ها از قبل با ساعت مادربرد همزمان گشته اند.
برای تعیین آنکه آیا یک ماژول DIMM از حافظه SDRAM استفاده می کند، اطلاعات مربوط به سرعت آن را چک کنید. مقادیری مثل PC100،PC133 و PC66 و غیره.

DDR SDRAM
 

نسل دوم سیستم هایی که SDRAM را اجرا نمودند، از DDR SDRAM بهره گیری نمودند که در آن، داده ها دو برابر سریع تر منتقل می شوند. به جای دو برابر کردن فرکانس ساعت، حافظه DDR با انتقال دو برابر داده به ازای هر سیکل انتقال، به سرعت دو برابر دست می یابد: یک انتقال داده در لبه پایین رونده و دیگری در لبه بالا رونده هر سیکل صورت می گیرد. این مشابه با روشی است که SDRAM عمل می نماید و بدین وسیله نرخ انتقال را دو برابر می کند.
SDRAM DDR در طی سال 2000 به بازار عرضه گردید اما تا ظهور مادربردها و چیپ ست های پشتیبانی کننده از آن، تا سال 2001 نتوانست سهمی از بازار را به خود اختصاص دهد. SDRAM DDR از یک ماژول جدید DIMM با 184 پین استفاده می کند. DIMM DDRها، دارای تنوعی از سرعت ها بوده و معمولاً به ولتاژ 2.5 ولت نیاز دارند. آن ها اساساً شکل توسعه یافته ای از DIMM SDRAMهای استاندارد می باشند که برای پشتیبانی از double Clocking که در آنجا به ازای هر سیکل ساعت، دو انتقال صورت می گیرد، مجدداً طراحی گشتند. برای متمایز شدن از DDR ،SDRAM معمولی اغلب، SDR نامیده می شود.

DDR2 SDRAM
 

DDR2 SDRAM، یک نسخه سریع تر از حافظه SDRAM DDR می باشد: این نوع حافظه دارای خروجی قوی تر با استفاده از زوج های تفاضلی از سیم های انتقال سیگنال به منظور امکان سیگنالینگ سریع تر، بدون نویز و مشکلات تداخل می باشد. حافظه DDR2 همانند حافظه DDR، دارای نرخ ارسال دو برابر می باشد اما روش سیگنالینگ اصلاح شده آن، امکان دستیابی به سرعت های بالاتر با ایمنی بیشتر در مقابل نویز را بین سیگنال ها فراهم می نماید. سینگال های اضافی مورد نیاز برای زوج های تفاضلی، سبب افزایش تعداد پین ها می گردد. DDR2 DIMMها دارای 240 پین می باشند که طبعاً از 184پین حافظه DDR، بیشتر است. مشخصه اصلی DDR در 400 مگاهرتز به سقف خود می رسد در حالی که حافظه DDR2 در فرکانس 400 مگاهرتز آغاز گشته و تا 1066 مگاهرتز ادامه پیدا می کند.
DDR2 DIMM ها، شباهت زیادی به DDR DIMMها دارند اما دارای پین های بیشتری نسبت به آن ها بوده و از شکاف های متفاوتی برای جلوگیری از نصب اشتباه حافظه، استفاده می کنند. ماژول حافظه DDR2 دارای 240 پین می باشد که این تعداد به طور قابل توجهی بیش از حافظه DDR متعارف یا SDRAM DIMM می باشد.
علاوه بر فراهم نمودن سرعت ها و عرض باند بیشتر، DDR2 دارای مزایای دیگری می باشد. این حافظه از ولتاژ کمتری نسبت به حافظه متداول DDR استفاده می نماید (‎1.8V در مقایسه با ‎2.5V). بنایراین مصرف توان و تولید حرارت کاهش می یابد. از آنجائیکه روی تراشه های DDR 2، به تعداد پین های بیشتری نیاز داریم، این تراشه ها معمولاً از روش بسته بندی FPGA به جای TSOP استفاده می کنند.
در آوریل سال 1998، کنسرسیوم JEDEC و اعضای آن، کار روی مشخصه DDR2 را آغاز نموده و در ماه سپتامبر سال 2003، این استاندارد را عرضه نمودند. تولید تراشه DDR2 از اواسط سال 2003 آغاز گردید و اولین چیپ ست ها، مادربردها و سیستم هایی که از DDR2 پشتیبانی می نمودند در اواسط سال 2004 به بازار عرضه شدند. تولید با حجم انبوه تراشه های DDR2 و ماژول های آن در اواخر سال 2003 آغاز گردید و عرضه چیپ ست ها و مادربردهای پشتیبانی کننده از این نوع حافظه در اواسط سال 2004 وارد بازار شد. گزینه های دیگری از حافظه DDR2 همانند G-DDR2 (‏DDR2 گرافیکی) در برخی از کارت های گرافیکی سطح بالا نیز استفاده می گردد. پشتیبانی گسترده از DDR2 در سیستم های مبتنی بر اینتل در سال 2005 آغاز گردید. فقدان پشتیبانی از DDR2 در سیستم های AMD در سال 2005 کاملاً مشهود بود که در آن زمان خانواده پردازنده های Athlon 64 و Opteron از کنترلرهای مجتمع حافظه DDR استفاده می کردند. سیستم های مبتنی بر پردازنده AMD در نیمه سال 2006 (با عرضه مادربردهای مجهز به سوکت AM2)، پشتیبانی از DDR2 را آغاز نمودند (سوکت F نیز از حافظه DDR2 پشتیبانی می کند).
توجه به این نکته جالب است که AMD دو سال بعد از اینتل، از DDR به DDR2 سوئیچ نمود. چرا که AMD به جای قرار دادن کنترلر حافظه در چیپ ست پل شمالی، آن را در خود آتلون 64 (و پردازنده های بعد از آن) تعبیه نمود. علیرغم جنبه های مثبتی که در این کار وجود دارد، یک جنبه منفی این امر، عدم سازگاری سریع با معماری های جدید حافظه می باشد زیرا انجام این کار نیاز به طراحی مجدد پردازنده و سوکت پردازنده را در پی خواهد داشت. اگرچه با عرضه پردازنده های Core i7 در سال 2008، اینتل کنترلر حافظه از چیپ ست به پردازنده منتقل نمود.

DDR3
 

DDR3 آخرین استاندارد حافظه JEDEC می باشد. این استاندارد، امکان ارائه سطوح عملکرد بالاتر همراه با مصرف پایین تر و قابلیت اعتماد بالاتر نسبت به DDR2 را فراهم می نماید. JEDEC کار روی مشخصه های DDR3 را از ژوئن 2002 آغاز نمود و اولین ماژول حافظه DDR3 و چیپ ست های پشتیبان (نسخه های سری ‎3xx اینتل)، برای سیستم های مبتنی بر اینتل، در نیمه سال 2007 آغاز گردید. بواسطه هزینه بالای اولیه و پشتیبانی محدود، DDR3 تا اواخر سال 2008 (یعنی هنگامیکه اینتل پردازنده Core i7 را با کنترلر حافظه سه کاناله DDR3 ارائه نمود) محبوبیت چندانی نیافت. در اوائل 2009، هنگامیکه AMD نسخه های Phenom ll با سوکت AM3 (اولین پردازنده AMD که از DDR3 پشتیبانی می نمود) را عرضه نمود، محبوبیت DDR3 افزایش یافت. در طی سال 2009، با داشتن پشتیبانی کامل هر دو شرکت اینتل و AMD، قیمت های حافظه DDR3 شروع به رقابت با DDR2 نمود. ماژول های DDR3، از طرح های یپیشرفته سیگنال شامل Self-driver calibration و data synchronization همراه با یک سنسور حرارتی onboard بهره گیری می نمایند. حافظه DDR3 به ‎1.5Vبرق نیاز دارد که بیست درصد کمتر از ولتاژ‎ 1.8Vمورد استفاده در DDR2است. ولتاژ کمتر همراه با راندمان بالاتر، در کل مصرف توان را در مقایسه باDDR2 به میزان سی درصد کاهش می دهد.
DDR3 مناسب ترین گزینه برای سیستم هایی است که در آنها باس پردازنده/حافظه، با فرکانس ‎1333MHzو بالاتر کار می کنند (که از حداکثر میزان ‎1066MHzپشتیبانی شده توسط DDR2 بیشتر است). برای حافظه های سریع تر در سیستم های استاندارد (اور کلاک نشده)، ماژول های DDR3 با مشخصه PC3-10600 و PC3-12800 به ترتیب سرعت ارسال بایت 1066MBpsو ‎12800MBpsامکان پذیر می سازند. هنگامیکه با قابلیت دو کاناله ترکیب شود، یک زوج ماژول PC3-12800، منجر به خروجی کل ‎25600MBps می گردد. پردازنده هایی با پشتیبانی سه کاناله (همانند Core 7)، با استفاده از DDR3-1333 و DDR3-1600، دارای عرض باندهای حافظه، بترتیب 32000MBpsو ‎38400MBps می باشند. جدول زیر انواع ماژول های حافظه DDR3 و مشخصه های عرض باند آنها را نشان می دهد.
ماژول های 240 پین DDR3، در تعداد پین، اندازه و شکل با ماژول های DDR2 مشابه هستند؛ اگرچه ماژول های DDR3 با مدارات DDR2 ناسازگار بوده و غیرقابل جابجایی می باشند.

حافظه سه کاناله
 

حافظه سه کاناله یک نوع معماری سیستمی است که به لحاظ تئوری، برای سه برابر کردن حداکثر عرض باند حافظه، نسبت به سیستم های تک کاناله معادل، طراحی می گردد. سه کاناله بودن، مشخصه معماری مادربرد است نه خود حافظه. ما قبلاً معماری های تک کانال و دو کاناله را داشتیم. ویژگی سه کاناله بودن، گسترشی از معماری های قبلی است.
اهمیت سه کاناله بودن مادربرد بدین لحاظ است که آخرین نسل سی پی یو اینتل (Core i7) و چیپ ست X58 اکنون از ماژول های حافظه در گروه های سه تایی (یا سه کاناله) پشتیبانی می کنند. معماری آخرین CPU اینتل (Core i7) به منظور ایجاد ارتباط سریع و موثرتر بین سی پی یو و حافظه، تغییر نموده است.
نکته مهم این است که پیکربندی های سه کاناله تنها با ماژول های حافظه DDR3 امکان پذیر هستند. نیازی به ماژول خاصی نیست، فقط ماژول های استاندارد JEDEC از نوع DDR3 (مادامی که به عنوان یک کیت سه تایی خریداری شوند)، مناسب خواهند بود.
علیرغم اینکه بسیاری از مادربردهای جدید مبتنی بر حافظه سه کاناله، به کاربر امکان می دهند تا از مود یک، دو یا سه کاناله استفاده نماید، اما اگر مایلید که سیستم در مود سه کاناله کار کند، باید حافظه را به صورت مجموعه های سه تایی نصب کنید.

حافظه سه کاناله چگونه عمل می کند؟
 

در یک سیستم تک کاناله، ماژول های حافظه روی یک کانال نصب می شوند و فقط یک مسیر برای دسترسی به کنترلر حافظه وجود دارد که ارتباط داده ای بین حافظه نصب شده و بقیه سیستم را مدیریت می کند.
در سیستم های حافظه دو کاناله، ماژول های حافظه روی دو کانال جداگانه (هر یک با مسیرهای جداگانه به کنترلر حافظه ) نصب می شوند و بدینگونه عرض باند داده ای پیک را دو برابر می کنند.
در سیستم های حافظه سه کاناله، ماژول های حافظه روی سه کانال جداگانه (هر یک با مسیر مستقل به کنترلر حافظه ) نصب می شوند و بدینگونه عرض باند پیک (به لحاظ تئوری) در مقایسه با مود تک کاناله، سه برابر می شود. لطفاً توجه داشته باشید که پردازنده Core i7، دارای یک کنترلر حافظه مجتمع می باشد و مزیت آن این است که باس جلویی (FSB) و تاخیر مرتبط با آن اکنون از سیستم حذف گردیده است.

حافظه های DDR3 سه گانه چگونه نصب می شوند؟
 

برای بهره گیری کامل از یک سیستم در مود سه کاناله، ماژول های حافظه می بایست در مجموعه ای از ماژول های مشابه (ظرفیت و سرعت یکسان) سه تایی نصب شوند. ماژول ها باید در اولین بانک نصب شوند و کاربران باید از الزامات خاصی که سازنده مادربرد تعیین نموده پیروی نمایند. مجموعه دوم از ماژول های سه تایی نیز باید با یکدیگر مشابه بوده و مطابق با روش مذکور نصب شوند. برای کمک به جداسازی بانک 1از بانک 2، سازندگان مادربرد معمولاً از رنگ های مختلف برای شناسایی بانک های متمایز استفاده می کنند.
لزومی ندارد که ماژول های بانک 1 با آنچه روی ماژول دوم نصب می شود، به لحاظ ظرفیت یکسان باشند. اما اگر در داخل یک بانک، از ظرفیت ها و سرعت های مشابهی استفاده نشود، سیستم بطور اتوماتیک و بدون توجه به پیکربندی ماژول، به مود تک کاناله یا دو کاناله سوئیچ می کند.
در واقع ماژول های DDR3، در گروه های خاصی از اسلات های حافظه به نام کانال نصب می شوند.

در یک حداقل، DIMM#2 در کانال های A،B و C به منظور فعال نمودن عرض باند سه کاناله، با حافظه پر شوند.
در مورد سایر پیکربندی ها، از جدول ساده شماره (1) استفاده نمایید.
اصولاً هر چیپ ست قادر به پشتیبانی از حافظه سه کاناله باید از قواعد ذیل پیروی نماید:
* همه ماژول ها می بایست از سرعت یکسانی برخوردار باشند.
* همه ماژول ها باید هم ظرفیت باشند.
* همه ماژول ها می بایست از تاخیر (latency) یکسانی برخوردار باشند.
* همه حافظه پیکربندی شده در سیستم، باید در فرکانس و تاخیر کندترین DIMM مادربرد اجرا گردند. به عنوان مثال اگر یک حافظه PC3-1066 با زمانبندی 10/10/10 با دو حافظه PC3-1333 مزدوج گردد، PC3-1066 و تاخیر 10/10/10اجرا خواهد گردید.

سایر انواع حافظه
 

حافظه فقط خواندنی یا ROM، نوعی حافظه است که می تواند به طور دائمی یا نیمه دائمی داده ها را نگهداری نماید. از آن جهت به آن حافظه فقط خواندنی می گویند که نوشتن مجدد روی آن یا غیر ممکن یا بسیار مشکل می باشد. ROM همچنین، حافظه غیر فرار نامیده می شود زیرا هر داده ای که روی آن ذخیره می شود، حتی پس از قطع برق نیز در آن حفظ می گردد. بنابراین ROM مکانی ایده آل برای قراردادن دستورالعمل های Startup کامپیوتر شخصی می باشد؛ بدان معنا که نرم افزاری که سیستم را بوت می کند (بایوس) می بایست در داخل این حافظه نگهداری نمایید.
برای مثال هنگامی که کامپیوتر را روشن می کنیم، پردازنده به طور اتوماتیک به آدرس FFFF0h پرش نموده و در آنجا به دنبال دستورالعمل هایی می گردد که به کامپیوتر می گویند چه کاری انجام دهد. این امکان دقیقاً از انتهای اولین مگابایت فضای RAM و نیز انتهای خود حافظه‏ROM‏، ‎16بایت طول دارد. در صورتی که این مکان در داخل تراشه های منظم RAM نگاشت گردد، هر داده ذخیره شده در آنجا هنگام قطع توان، پاک می گردد و پردازنده دفعه بعد هنگام روشن کردن کامپیوتر، دستورالعملی را در آنجا نخواهد یافت. با قراردادن یک تراشه ROMدر این آدرس، یک برنامه Startup سیستمی می تواند به طور دائمی در داخل ROM بار گذاری گشته و هر بار سیستم روشن می شود، قابل دسترس خواهد بود.
برنامه اصلی بایوس ROM در داخل یک تراشه ROM روی مادربرد قراردارد، اما کارت آداپتور با تراشه های ROM، دارای روتین های بایوس ثانوی بوده و درایورهای مورد نیاز برای یک کارت الحاقی خاص، (به ویژه کارت های سخت افزاری که می بایست در طی فرایند بوت فعال باشند مثل کارت های ویدئویی) در داخل تراشه اصلی مادربرد قرار می گیرند.
کارت هایی که نیازی به درایورهای فعال در طی پروسه بوت ندارند (همانند کارت های صوتی ) معمولاً نیازی به تراشه ROM ندارند زیرا این درایورها را بعداً می توان از روی دیسک سخت فراخوانی نمود.
از آنجائیکه بایوس، بخش اصلی کد ذخیره شده در ROM می باشد، ما غالب ROM را، ROM BIOS می نامیم. در PCهای قدیمی تر، ROM BIOS می تواند شامل 5 یا 6 تراشه باشد. اما اغلب PCهای امروزی فقط یک تراشه ROM دارند.
ROMهای کارت آداپتور، همانند آنهایی که به وسیله کارت های ویدئویی، اسکازی وکارت های شبکه (در ایستگاه های کاری بدون دیسک) مورد استفاده قرار می گیرند در طی اولین بخش پروسه بوت (POST) به طور اتوماتیک به وسیله ROM مادربرد، اسکن شده و خوانده می شوند. ROM مادربرد، محیطی ویژه از حافظه RAM رزرو شده برای ROMهای آداپتور (آدرس C0000-DFFFFh) را با هدف یافتن فایل های ‎55AAh Singnature (که نشان دهنده شروع یک ROM می باشند) را جستجو نموده و می خواند.
همه ROMهای آداپتور می بایست با‎55AAh آغاز شوند در غیر اینصورت، مادربرد نمی تواند آنها را تشخیص دهد. بایت سوم نشان می دهد که اندازه ROM در واحد های 512 بایتی به نام Paragraphs تخصیص داده شده و بایت چهارم، شروع واقعی برنامه های درایور می باشد. بایت اندازه به وسیله ROM مادربرد برای اهداف تست مورد استفاده قرار می گیرد. ROM مادربرد، همه بایت های ROM را به یکدیگر اضافه نموده و حاصل جمع را به تعداد بایت ها تقسیم می کند. نتیجه می بایست یک باقیمانده ‎100hرا تولید نماید. بدینگونه هنگام ایجاد یک ROM برای یک آداپتور، برنامه نویس معمولاً از یک بایت fill در انتها برای عملیات Checksum استفاده می نماید. با استفاده از این Checksum، مادربرد هر ROM آداپتور را در طی POST تست نموده و هر موردی که دچار اشکال شده باشد را علامت گذاری می کند.
بایوس مادربرد به طور اتوماتیک این برنامه را در هر یک از آداپتورها اجرا می نماید. شما این مساله را در اغلب سیستم ها هنگام روشن نمودن کامپیوتر و اجرا ی عملیات POST مشاهده می کنید.

انواع تراشه های ROM
 

چهار نوع اصلی تراشه های ROM که در PCهای امروزی مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:
ROM *‎ (حافظه فقط خواندنی)
* PROM (حافظه ROM قابل برنامه ریزی)
* EPROM (حافظه PROM قابل پاک شدن)
* EEPROM (حافظه PROM قابل پاک شدن به طور الکتریکی که از آن گاهی اوقات بعنوان Flash ROM یاد می شود)
بدون توجه به نوع تراشه ROMکه سیستم شما استفاده می نماید، اصولاً داده های ذخیره شده در یک تراشه ROM، غیر فرار بوده و در غیر از مواردی که به طور عمدی پاک می شوند، داده ها را در خود حفظ می نماید. اساساً، اغلب تراشه های ROM به گونه ای ساخته می شدند که اطلاعات باینری در همان زمان ساخت تراشه، به داخل آنها منتقل می گردید. غالب تراشه از نوع سیلیکون بود. این نوع تراشه ها Mask ROM نامیده می شوند زیرا داده ها در داخل ماسکی که غالب تراشه ROM به طور فوتولیتوگرافی از آن تولید می گردید، شکل می گیرد. این نوع روش ساخت، تنها در صورتی اقتصادی است که شما صدها هزار تراشه ROM را با اطلاعات یکسان تولید نمایید. اگر حتی یک بیت از داده ها تغییر نماید شما می بایست ماسک تراشه را تغییر دهید که این به لحاظ اقتصادی اصلاً مقرون به صرفه نمی باشد. به دلیل هزینه های بالا و عدم انعطاف پذیری اکنون دیگر از تراشه های Mask ROM استفاده نمی گردد.

PROM
 

PROMها نوعی از حافظه ROM هستند که در ابتدا هنگام عرضه به مشتری، خالی از اطلاعات بود و توسط مشتری برنامه ریزی می گردند. تراشه PROM، در اواخر دهه 70 میلادی توسط شرکت Texas instruments ابداع گردید و در اندازه هایی از یک کیلوبایت تا دو مگابایت و بیشتر در دسترس می باشند. آن ها می توانند به وسیله شماره قطعه خود شناسایی گردند. برای مثال اغلب کامپیوترهای شخصی که از تراشه های PROM استفاده می نمایند دارای تراشه های PROM با شماره قطعه 27512 یا 271000 می باشند که بترتیب، دارای ظرفیت 64 کیلوبایت یا 128کیلوبایت هستند.
با وجودیکه گفتیم این تراشه ها در ابتدا خالی از داده ها می باشند، در واقع به لحاظ فنی آن ها در ابتدای عرضه به مشتری، دارای اطلاعات «1»باینری، در تمام سلول های حافظه خود هستند. به عبارت دیگر یک تراشه ROM یک مگابیتی، دارای یک میلیون مکان بیت می باشد که هر یک از آن ها حاوی یک عدد 1باینری هستند. سپس یک تراشه PROM خالی را می توان با داده های مورد نظر پر نمود. برای این کار به یک دستگاه مخصوص به نام ROM Programmer نیاز داریم.

EPROM
 

شکلی از تراشه PROM که از محبوبیت بسیار بالایی برخوردار است، تراشه EPROM نامیده می شود. یک تراشه EPROM، قابل پاک شدن مجدد اطلاعات می باشد. یک تراشه EPROM را می توان به سادگی از طریق پنجره کریستال کوارتز شفاف آن (که روی سطح قالب تراشه تعبیه شده است) تشخیص داد. تراشه های EPROM دارای طرح شماره گذاری قطعه 27xxxxهستند و به جز وجود یک پنجره کریستالی شفاف در بالای قالب تراشه، کاملاً شبیه تراشه های PROM می باشند.
هدف استفاده از این پنجره، امکان استفاده از نور فرابنفش برای نفوذ به قالب تراشه و پاک کردن محتویات تراشه می باشد. از پنجره کریستال کوارتز استفاده می گردد زیرا اشعه فرابنفش نمی تواند از شیشه معمولی عبور کند. البته وجود پنجره کوارتز باعث می گردد که تراشه های EPROM گران تر از تراشه های OTP PROM باشند.
نور فرابنفش با ایجاد یک واکنش شیمیایی که باعث جوش خوردن نقاط اتصال قطع شده فیوزها می گردد، تراشه را پاک می کند. بدینگونه هر 0 باینری در داخل تراشه، تبدیل به 1باینری می گردد و تراشه به حالت اولیه خود که در آن همه سلول های حافظه، مبین عدد 1باینری هستند،تبدیل می شود. اشعه فرابنفش می بایست در طول موج 2537 آنگسترم و شدت نور نسبتاً بالای uw/cm2 12000 می باشد که می بایست از فاصله 2 تا 3سانتیمتری روی تراشه بتابد. مدت زمان لازم برای پاک شدن محتویات تراشه، 5 تا 15دقیقه می باشد. یک دستگاه EPROM eraser، دارای یک منبع نور فرابنفش می باشد که شما تراشه ها را در داخل این دستگاه در معرض نور فرابنفش قرار می دهید. برخی دستگاه های EPROM eraser حرفه ای، تا 50 تراشه EPROM را در آن واحد پاک می کنند.
پنجره کریستال کوارتز روی یک تراشه EPROM، معمولاً به وسیله یک نوار باریک پوشانده می شود که این کار مانع آن می گردد که تراشه در معرض نور فرابنفش به طور غیر عمدی قرار گیرد. نور فرابنفش موجود در اشعه خورشید و حتی روشنایی استاندارد اتاق می تواند سبب تغییر محتویات تراشه EPROM گردد. به این دلیل پس از آنکه تراشه، برنامه ریزی گردید، شما می بایست با استفاده از یک نوار باریک، پنجره روی تراشه را بپوشانید.

EEPROM
 

نوع جدیدتری از تراشه ROM، تراشه EEPROM نام دارد که به معنای تراشه PROM است که بطور الکتریکی قابل پاک شدن است. این نوع تراشه ها همچنین flash ROM نامیده می شوند و به واسطه قابلیت شان در پاک شدن و برنامه ریزی مجدد مستقیماً در داخل مدار الکتریکی (بدون هیچ تجهیزات خاصی) شناسایی می گردند. با استفاده از یک تراشه EEPROM یا flash ROM شما می توانید محتویات تراشه ROM مادربرد را بدون برداشتن این تراشه از روی سیستم یا حتی باز کردن کیس سیستم، پاک نموده و برنامه ریزی مجدد نمایید.
هنگام استفاده از یک تراشه EEPROM، نیازی به دستگاه های ROM Programmer یا EPROM eraser نمی باشد. همه مادربردهای ساخته شده از سال 1994به بعد از تراشه های EEPROMاستفاده می کنند. شماره قطعه تراشه های EEPROM,28xxxx یاxxxx‎ ‎‏29می باشد. همچنین این تراشه ها فاقد پنجره کوارتز می باشند. وجود تراشه EEPROM یا flash ROM در داخل مادربرد بدان معناست که اکنون می توانید بدون نیاز به تعویض تراشه آن را ارتقاء دهید. در اغلب موارد شما بایوس جدید را از سایت وب سازنده مادربرد در یافت نموده و سپس با استفاده از یک برنامه مخصوص، محتویات تراشه ROM مادربرد خود را روزآمد می نمایید.

مشخصه های عملیاتی
 

ماژول های حافظه، را می توان به روش های زیر طبقه بندی نمود:
* مقدار حافظه (برحسب بیت) موجود روی ماژول
* تفاوت های بین حافظهParity و non-parity
* تفاوت های بین حافظه ECC و non-ECC
* تفاوت های بین registered و unbuffered
در ادامه قصد داریم به بحث روی این مشخص های عملیاتی بپردازیم:

مقایسه ماژول های حافظه
 

همه سیستم های ساخته شده از اوایل دهه 90میلادی، از برخی اشکال ماژول حافظه استفاده نموده اند. این ماژول ها دارای انواع اصلی ذیل هستند:
* SIMM: دارای یک ردیف واحد از 30 یا 72 کانکتور تیغه ای در انتهای ماژول می باشد. Single به معنای آن است که هردو طرف ماژول، دارای Pinout یکسانی است.
* (SIPP(Single Inline Pin Package: یک نسخه 30پین SIMM که عمر کوتاهی داشت.
* (DIMM(Dual Inline Memory Module: این ماژول ها در نسخه های 168پین، 184پین و 240 موجود هستند. Dualبه معنای آن است که هر طرف این ماژول دارای pinout متفاوتی است.
* (SODIMM(Small Outline DIMM: یک نسخه فشرده از ماژول استاندارد DIMM مورد استفاده در نوت بوک ها و پرینترهای لیزری
* Rambus RDRAM Module: یک ماژول حافظه که از تراشه های RDRAMاستفاده می کند.
* small Outline Rambus Module: یک نسخه فشرده از ماژول استاندارد Rambus برای استفاده در کامپیوترهای نوت بوک.

مقایسه فیزیکی ماژول ها
 

ماژول های DDR,DDR2 و DDR3 عملاً با هم سازگار نیستند. ولتاژها، پین ها و سیگنالینگ بین این سه نوع حافظه با یکدیگر فرق دارند.
توجه داشته داشتید که hole key روی این ماژول ها بطور متفاوتی تعبیه شده است. اگر قادر به نصب ماژول نیستند، آن را 180درجه بچرخانید و نوع حافظه را نیز چک کنید .شکل (6)، ماژول های SIMM,SIPP و DIMM مورد استفاده در کامپیوترهای دسک تاپ را نشان می دهد.

عرض ماژول حافظه
 

ماژول های حافظه، با معیارهای متفاوتی مثل اندازه، سرعت، نوع حافظه و عرض بیت، طبقه بندی می شوند. یک بایت، بلوک ساختمانی پایه مورد استفاده برای تعیین ظرفیت ذخیره سازی RAM می باشد. با افزایش اندازه باس حافظه پردازنده ها، عرض ماژول حافظه (بر حسب بیت) نیز عریض تر شده است. حافظه در قالب بانک سازماندهی می شود و یک بانک حافظه به ماژول یا ماژول هایی منسوب می گردد که عرض آن ها بر حسب بیت (تا حد باس حافظه) به یکدیگر اضافه می شوند و مشخصه های آن ها از قبیل اندازه و سرعت با یکدیگر یکسان است.
جدول (2)، اندازه های باس حافظه، اندازه های باس ماژول حافظه و تعداد ماژول های مشابه مورد نیاز برای ساختن یک بانک حافظه برای پردازنده ها را نشان می دهد.

حافظه دارای بیت توازن (Parity and Non-Parity)
 

به منظورحفاظت از قابلیت اعتماد حافظه معمولاً از دو روش استفاده می گردد:
Parity-checking
(ECC(error-correcting code
هر دوی این روش ها به وجود یک تراشه حافظه اضافی علاوه بر تراشه های مورد نیاز برای باس داده ماژول بستگی دارد. برای مثال، یک ماژول که از هشت تراشه برای داده ها استفاده می کند، از یک تراش نهم برای پشتیبانی از parity یا ECC استفاده می نماید.
از آنجایی که parit-checking از طریق shut-down نمودن کامپیوتر (که می تواند سبب از دست رفتن داده ها شود)، سیستم شما را در مواقع بروز اشکال در حافظه حفاظت می کنند، سازندگان برای مشکلات و خطاهای حافظه از روشی بهتر به نام ECCاستفاده می کنند.

حافظه ECC و Non-ECC
 

در مورد کاربردهای بحرانی، سرورهای شبکه از نوع خاصی از حافظه به نام (ECC (error-correcting code استفاده می کنند. این نوع حافظه امکان می دهد تا سیستم خطاهای تک بیتی را صحیح نموده ودر مورد خطاهای بزرگتر به شما هشدار دهد. اگرچه اغلب دسک تاپ ها از ECC پشتیبانی نمی کنند، برخی ایستگاه های کاری و اغلب سرورها از ویژگی ECC برخوردارند. روی سیستم هایی که از ECC پشتیبانی می کنند، این ویژگی، از طریق بایوس سیستم قابل فعال سازی/غیر فعال سازی است.
برخلاف Parity-cheking، که تنها شما را در مورد خطاهای حافظه آگاه می کند، حافظه ECC در واقع خطاها را تصحیح می کند.
برای آگاهی از اینکه آیا یک سیستم از parity-checking پشتیبانی می کند یا نه، پیکربندی حافظه سیستم در بایوس را چک نمایید.

حافظه Registered و Unbuffered
 

اغلب انواع ماژل های حافظه دسک تاپ، از حافظه unbufferedاستفاده می کنند. اگرچه بسیاری از سرورها و برخی از کامپیوترهای دسک تاپ و ایستگاه های کاری، از نوعی ماژول حافظه به نام حافظه Registered استفاده می نمایند. ماژول های حافظه Registered دارای یک تراشه حافظه به نام register هستند که امکان می دهد تا سیستم علیرغم مقادیر بالایی از حافظه نصب شده، پایدار باقی بماند. تراشه رجیستر به عنوان یک بافر عمل می کند که البته سبب می گردد تا عملیات دسترسی به حافظه کمی کند شود. ماژول های حافظه رجیستر شده را می توان با یا بدون پشتیبانی از ECC طراحی نمود. اگرچه اغلب ماژول های حافظه رجیستر شده، توسط سرورها مورد استفاده قرار می گیرند و دارای پشتیبانی از ECC هستند.شکل (7)، یک ماژول حافظه استاندارد (بافر نشده) را با یک ماژول حافظه رجیستر شده که همچنین از ECC پشتیبانی می کند را با یکدیگر مقایسه می کند.

حافظه یک وجهی و دو وجهی
 

یک SIMM دو طرفه (double-sided) همانند دو SIMM متعارف در یک ماژول عمل می کند واز طریق مشاهده تراشه های داده در هر دو طرف ماژول تشخیص داده می شود. روی سیستم های جدیدی که از DIMMاستفاده می کنند، اصطلاح دو طرفه (double-sided) به ماژولی منسوب می گردد که دارای دو بانک حافظه است. روی سیستم هایی که تعداد بانک های قابل نصب را محدود می نمایند. شما می توانید به جای DIMMهای دو طرفه، تعداد بیشتری DIMM یکطرفه نصب نمایید. برای تعیین اینکه آیا یک مادربرد خاص دارای این محدودیت می باشد به کتابچه مادربرد مراجعه کنید.
منبع: بزرگراه رایانه، شماره ی 140