كل ما تريد معرفتهه عن ال RAM ذاكرة الوصول العشوائي هدية لكل

الذاكرة RAM
---------------------------------------------------------------------------------------------------
الذاكرة رام
RAM
1- مدخل :
- الذاكرة RAM هي اختصار لـ Random Access Memory أي ذاكرة الوصول العشوائي .
- هي عبارة عن ساحة عمل ... عند النقر على أيقونة البرنامج نقراً مزدوجاً يتم أخذ نسخة منه من جهاز التخزين الدائم ووضعها في لـ RAM .
- ولوج عشوائي تعني : يمكن الوصول إلى أي جزء من الذاكرة بنفس السرعة .
- DRAM ذاكرة وصول عشوائي ديناميكية : Dynamic Random Access Memory .
2- DRAM :
- هو النوع الأكثر شيوعاً في الذواكر الإلكترونية في عالم الحواسيب .
- فيزيائياً :هي نوع خاص من عناصر أنصاف النواقل تخزن أصفاراً وواحدات ( 0أو 1 ) باستخدام المكثفات و الترانستورات .
- ابتداءً من المعالج 8088 الذي كان ممر معطياته 8 بت ( أي يستطيع تخزين معطبات على شكل 8 بت ) وحتى أحدث المعالجات الآن فعرض الذاكرة RAM هو 8 بت ... لذلك كل المعالجات حتى الآن تستطيع تشغيل برامج 8088 .
- عند الحديث عن DRAM علينا مراعاة ما يلي :
o العمق والعرض اللذان يقاسان بواحدة البت .
o قيم العرض الشائعة : 1 بت – 4 بت- 8 بت- 16 بت .
o قيم العمق الشائعة : 256K – 4M – 16M – 64M ( ميغا بت – كيلو بت ) .
o مزج العمق بالعرض يعطينا سعة أو حجم رقاقة DRAM مثلاً : 1M*4 .
o هذا يشبه الجدول تماماًَ : العرض هو عدد الأعمدة والعمق هو عدد الأسطر .. هكذا يرى المعالج الـ DRAM .
o على الواقع الـ DRAM هي القطعة السوداء التي نراها على رقاقة الذاكرة أو الذي نسميه الـ IC .
o ملاحظة مهمة : 256*4 تعني تفصيلياً : 256 K-bit*4 bit .
o مسألة : ثمانية رقاقات بعرض 1 بت وعمق 256Kb كم يكون حجم الصف بالكيلو بايت..؟ الحل : 256*8=2048 K-bit/8=256 KB .
o للحصول على حجم الرقاقة DRAM بواحدة كيلو بايت فقط نقسم على 8 .
o مثلاً : 256x1 حجم الواحدة منها هو 256/8=32 كيلو بايت .
- لا علاقة بين الحجم الفيزيائي للرقاقة وتركيبها الداخلي .
3- نظرة تاريخية :
- كانت أكبر حجم لـ DRAM يمكن استخدامها في حواسيب IBM الأساسية هي 640KB .
- كانت DRAM قديماً بعرض 1 بت فكيف نحول رام بعرض 1 بت إلى رام بعرض 8 بت لتوافق المعايير..؟.
- الحل كان بترتيب رقاقات 1 بت إلكترونياً بواسطة رقاقة التحكم بالذاكرة .
- يجب أن يكون عمق الرقاقات متساوي في نفس الصف ولا يهم اختلافها في عدة صفوف .
- كانت أكبر رقاقة تساوي 256k-Bit*1 في فترة انتشار 8088 .
- بتركيب هذه الرقاقات نحصل على أكبر صف ممكن وهو 1KB لكننا نحتاج إلى ذاكرة أكبر من هذا ...
- لذلك وجد الحل بإضافة المزيد من الصفوف .
- إذا المعالج أراد بايت فإنه يطلبه على ممر العناوين وتقوم MCC بجلبة من الذاكرة .
4- التماثل :
- يستخدم لكشف الأخطاء .
- يطبق في رقاقة إضافية بعرض 1 بت وعمق يكون كباقي رقاقات الصف ( أي يصبح لدينا 9 رقاقات ) .
- عملها : تسمح هذه البت للشريحة الأساسية بمقارنة عدد الواحدات المخزنة في بايت ما مع عدد الواحدات الموجودة في هذه البايت بعد أخذها.
- كل مرة توضع معطيات في رام يتم إعداد بت التماثل .
- يتم فحص بت التماثل في كل مرة يتم فيها الوصول إلى هذا البايت .
- المقارنة : إذا تغير أحد البتات بعد تخزين المعطيات واسترجاعها تظهر رسالة خطأ التماثل :
Parity Error , System Halted
- أصبح استخدام التماثل اليوم قليل جداً .
5- تعليب RAM :
- DIPP :
o رقاقة DRAM كانت تعلب وفق DIPP( Dual InLine Pin Package ) أي صفين من الأرجل ممتدة على طرفي الرقاقة .
o كان إذا أردنا إضافة RAM يعني إضافة صف كامل من رقاقات DRAM كل واحدة على حدا .
o بقيت هذه الطريقة مستخدمة حتى أتى التعليب SIPP .
- SIPP- 30 رجل :
o SIPP ( Single InLine Pin Package ) .
o تأتي الرقاقات مثبتة على بطاقة واحدة توضع على اللوحة الأم .
o تتميز بوجود أرجل مستقلة عن نوع الرقاقات المثبتة عليها والأرجل سهلة اللوي والكسر .
o بطاقة SIPP- 30 رجل عليها ثماني رقاقات 256*1 هي نفسها SIPP – 30 رجل عليها رقاقتين 256*4 .
o استبدل SIPP فيما بعد بنوع SIMM .
- SIMM – 30 رجل :
o SIMM ( Single InLine Memory Module ) .
o لا أرجل ظاهرة فيها كـ SIPP بل تماسات كالتي نشاهدها على ذواكر اليوم .
o إلكترونياً : تطابق تام بين أرجل SIMM و SIPP .
o لا يمكن وضع واحدة بدل الأخرى ولكن هناك محولا ت تقوم بالغرض .
o عرضها 8 بت والعمق يتغير .
o لا يمكن معرفة عمقها بالنظر إليها ونحل ذلك بوجود ورقة عليها تبين ذلك .
o بطاقات التماثل يكون عدد الرقاقات فيها فردي والغير تماثل زوجي .
- SIMM والتماثل :
o اللوحة الأم هي التي تحدد إن كنا نحتاج إلى رقاقات تماثل أو لا .
o يمكن إلغاء التماثل في بعض اللوحات الأم عن طريق الـ COMS .
6- سرعة الوصول :
- لم تكن الـ DRAM المستخدمة خلال العشر سنوات الأولى تستخدم الساعة .
- كانت الشريحة الأساسية تتخاطب مع DRAM وتنتظر حتى تعطيها المعلومات المطلوبة .
- كان يسمى هذا النوع باسم FPM RAM ( Fast Page Mode RAM ) .
- الزمن اللازم لتحصل الشريحة الأساسية على المعلومات هو سرعة الوصول Access Speed .
- وحدته نانو/ الثانية .. كلما كان أصغر كلما كانت الـ RAM أسرع .
- ترسل الشريحة الأساسية طلب معطيات إلى FPM RAM وتنتظر لعدد من حلقات الساعة لذلك فإن كل لوحة أم تتطلب FPM RAM ذات سرعة معينة .
- سرعة الوصول تتراوح بين 200 نانو/ثانية في 8088 و 50 نانو/ثانية في آخر إصدار من FPM RAM.
- كتيب اللوحة الأم هو الذي يرشدنا إلى ذلك .
7- كيفية الحديث عن SIMM – 30 رجل :
- تسمى كل بطاقة SIMM –30 رجل مفردة بغرزة Stick .
- لا نقول أربع بطاقات بل أربع غرزات ... مثلاً .
- لا يجب أن نقول SIMM 30 رجل بل نستخدم الأرقام : 3x – 8x – 9x .
- لا يجب السؤال عن التماثل أو عدم التماثل لأن الأرقام تدلنا على هذا .
- تتوفر ثلاثة نماذج من SIMM – 30 رجل وهي :
o 8x ذات عدم تماثل ( صف 8 رقاقات DRAM على الشريحة ويجب أن تكون متماثلة ) .
o 9x ذات تماثل ( صف 9 رقاقات DRAM على الشريحة واحدة منها مختلفة عن الثمانية الأخرى ) .
o 3x ذات تماثل ... ( صف ثلاث رقاقات DRAM على الشريحة بحيث اثنتان متماثلتان والثالثة تختلف عنهم ) أي يلغي تحديد النموذج لمعرفة وجود التماثل أو لا .
o اختلاف الرقاقات يكون بالعرض والعمق أحدهما أو كلاهما .
- تتوفر ثلاثة أحجام شائعة من SIMM – 30 رجل وهي 256KB – 1MB – 4MB وتشكل نسبة 95% من SIMM – 30 رجل .
- يكفي الرقم لتحديد الحجم وليس هناك من داعي لواحدة مثلاً : 4x8 أو 1x3 .
- سرعة الوصول : لا نقول سرعة 50 نانو/ثانية بل خمسينيات أو ثمانينيات .....
- مثال على كل هذا : أريد 16 غرزة من 1x8 ستينيات ..
- مسألة : لدينا أربع بطاقات SIMM – 30 رجل 1x8 فكم يكون حجم الرام ..؟
- الحل : 1 تعني 1MB إذاً 1x8=8Mbit وهذا الحجم هو حجم بطاقة واحدة ويكون حجم أربع بطاقات هو 32Mbit ونقسم العدد على 4 فيصبح لدينا 4 ميغا الحجم .
- مسألة : لدينا بطاقتين SIMM – 30 رجل 256x9 فكم يكون الحجم ..؟
- الحل : هنا يوجد تماثل وبت التماثل لا يستخدم لذلك نقول : 256Kbit نقسمها على 8 لنحصل على الحجم بالكيلو بايت أي 32 كيلو بايت ونضرب بثمانية فنحصل على 256 كيلو بايت وهو حجم البطاقة الواحدة ولدينا بطاقتين إذاً الحجم الكلي هو 512 كيلو بايت .
8- الترصيف :
- 8088 عرف قواعد لا تزال مستخدمة حتى اليوم كطريقة الوصول إلى RAM وتفاصيل عملية الوصول هذه قد تغيرت .
- الترصيف هو أول تحسين كبير في الوصول إلى RAM .
- أي الوصول إلى أكثر من صف واحد من DRAM بنفس الوقت .
- تتوفر هذه الميزة في الحاسبات منذ 286 .
- ليس كل أوامر لغة الآلة في 8088 بعرض 8 بت بل كان هناك 16 بت و 32 بت .... فكيف كان المعالج يتعامل مع أوامر بعرض أكثر من بايت واحد في وقت كان فيه ممر المعطيات الخارجي 8 بت ..؟..
- الحل كان بتقطيع الأوامر إلى أجزاء بطول 1 بايت .
- أي في كل مرة ينفذ فيها 8088 أمر بعرض أكثر من 1 بايت يقوم بالولوج مرتين على الأقل إلى RAM قبل أن ينفذ الأمر .
- لكن مع ظهور 286 أصبح عرض ممر المعطيات 16 بت .
- مع وجود شريحة أساسية مناسبة أصبح الوصول أسرع .
- المشكلة كانت هي إن صف واحد ( أو بطاقة SIMM واحدة ) يعطي بايت واحد فقط في كل عملية وصول .
- لذلك توجب : إما تصميم DRAM بعرض 16 بت أو تنصيب DRAM بشكل ثنائيات تعمل معاً .
- مع ظهور 386 و 486 ذات ممر المعطيات الخارجي 36 بت تم إضافة صفين آخرين على الصفين الموجودين من قبل .
- بذلك تم الحصول على أربع أسطر 8 بت .
- يجب أن يكون عرض RAM متوافقاً مع عرض ممر المعطيات الخارجي .
- يتعلق عدد بطاقات SIMM التي تتمم صف واحد بالشريحة الأساسية التي تتعلق بدورها بحجم ممر المعطيات الخارجي للمعالج .
- BANK : عدد صفوف SIMM التي يمكن الوصول إليها معاً بواسطة الشريحة الأساسية .
9- قواعد الترصيف باستخدام SIMM – 30 رجل :
- القاعدة الأهم : كل بطاقات SIMM في نفس الرصيف يجب أن تكون مماثلة .
- مثلاً لدينا معالج 486 ( حجم ممر المعطيات فيه 32 بت ) وبطاقات SIMM – 30رجل ( بعرض 8 بت ) عندها يجب أن يكون لدينا 4 بطاقات للحصول على رصيف واحد : أو أربعة من 1x8 أو أربعة من 4x3 أو أربعة من 256x9 ويجب أن يكونوا بنفس السرعة .
- في نظام 486 : إذا كان لدينا أربع بطاقات SIMM 1x8 فإن حجم الذاكرة الكلية سيكون 4 ميغا بايت
- تحوي اللوحة الأم في نظام 486 عدد 8 مقابس خاصة بـ SIMM – 30 رجل أي يمكننا تشكيل رصيفين
- وجود أكثر من رصيف يعطي مرونة في حجم رام النظام .
- يمكننا الحصول على حجوم مختلفة في أرصفة مختلفة .
- مسألة : يمكننا رصف SIMM 4x8 في الرصيف الأول ( 16 ميغا ) و SIMM 1x8 ( 4 ميغا ) في الرصيف الآخر .
- المقابس التي توضع فيها الأرصفة تسمى BANK .
- رصيف يحوي بطاقات SIMM يسمى رصيف مأهول Populated Bank
- رصيف لا يحوي بطاقات SIMM يسمى رصيف غير مأهول Unpopulated Bank .
10- SIMM – 72 رجل :
- كل المعالجات الحديثة اعتباراً من 486 وعائلة Pentium تحوي على ممر معطيات خارجي بعرض 64 بت وممر عناوين بعرض 32 بت .
- اللوحة الأم الحديثة لا تستخدم SIMM – 30 رجل .
- والسبب إننا بحاجة إلى 8 بطاقات من SIMM – 30 رجل ( 8x8=64 ) للحصول على رصيف مطابق لممر المعطيات 64 بت .
- المشكلة مشكلة مساحة فقط وليست إلكترونياً لذلك فنحن بحاجة إلى DRAM ذات تعليب أكثر من 8 بت .
- ظهرت عندها SIMM – 72 رجل وهي بعرض 32 بت .
- إذاً في لوحة 386DX أو 486 نستطيع استبدال SIMM – 72 رجل بأربع بطاقات SIMM – 30 رجل لتشكيل رصيف وفي أنظمة Pentium نحتاج إلى بطاقتين .
- عرض ممر المعطيات في SIMM – 72 رجل هو 32 بت فقط .
- المصطلح x32 يعني SIMM – 72 رجل بدون تماثل .
- المصطلح x36 يعني SIMM – 72 رجل مع تماثل .
- SIMM – 72 رجل 1x32 تعني 1 ميغا مع 32 بت أي البطاقة بحجم 4 ميغا بايت بدون تماثل .
- SIMM – 72 رجل 1x36 تعني 1 ميغا مع 32 بت ( أربع خانات تماثل ) أي البطاقة بحجم 4 ميغا بايت مع تماثل .
- كل المقاسات إما 32 بت ( بدون تماثل ) أو 36 بت ( تماثل ) .
- مقارنة بين SIMM – 72 رجل وبين SIMM – 32 رجل القديمة :
o متشابهتان .
o تختلفان بممر المعطيات .
o كلاهما FPM DRAM .
o لهما سرعة وصول .
o يمكننا اختيار تماثل أو عدم تماثل .
o كلاهما يخضع لقواعد الترصيف .
o ويخضعان لنفس قواعد تبادل الحديث عنهما .
11- الذاكرة DIMM :
- اختصاراً لـ Dual InLine Memory Module وهو التعليب الأكثر انتشاراً اليوم بل والمسيطر على الحواسيب.
- تتوفر بأعداد أرجل مختلفة أشهرها 168 رجل ونوعان يستخدمان في الأجهزة المحمولة .
- أتت كلمة ثنائي ( Dual ) من كون الأرجل المتقابلة في وجهي البطاقة ذات وظائف مختلفة بينما لها نفس الوظيفة في النوع SIMM .
- فيها أرجل إضافية للحصول على خيارات مهمة مثل العزل والـ ECC .
- تستطيع التعامل مع أنواع الرام الجديدة : SDRAM – DDR SDRAM – Rambus .
- عرض المعطيات فيها 64 بت أي في أنظمة Pentium فإننا نحتاج إلى بطاقة واحدة لتشكيل رصيف .
- يوجد نوع يسمى SO-DIMM و SO اختصار لـ Small OutLine أي صغير ويستخدم في الأجهزة المحمولة ويتوفر منه نوعان :
o 72 رجل مع ممر معطيات 32 بت .
o 144 رجل مع ممر معطيات 64 بت .
- DIMM 1x64 هي بحجم 8 ميغا حسب العلاقات الشهيرة في حساب الحجم .
- نستخدم العبارة ( DI – 168 رجل 16 ميغا بايت ) لأن DIMM – 168 رجل هي رسمياً x64 .
12- علاقة الترصيف السحرية :
- رصيف واحد = عرض ممر المعطيات الخارجي في المعالج / عرض المعطيات في SIMM أو DIMM .
13- EDO :
- EDO ( Extended Data Out ) وهي تحسين لـ FPM .
- EDO تحتاج إلى إنعاش لأقل من FPM لذلك أصبح معها الوصول إلى الذاكرة أسرع بكثير .
- للاستفادة من هذه الميزة يجب أن تكون الشريحة الأساسية قادرة على ذلك .
- النوعين EDO و FPM اندثرا بعد ظهور SDRAM .
14- SDRAM ذاكرة الوصول العشوائي المتزامنة ديناميكياً :
- Synchronous Dynamic Random Access Memory
- هي عبارة عن DRAM متزامنة مع ساعة النظام لأن DRAM ( FPM Or EDO ) غير مرتبطة بأي ساعة .
- عندما كان المعالج يحتاج إلى معطيات من RAM فإنه كان يخبر الشريحة الأساسية التي ترسل إشارات إلى DRAM وتنتظر عدد من حلقات الساعة حتى تحصل على المعطيات المطلوبة .
- هذا الانتظار يؤدي إلى هدر وقت النظام .
- SDRAM ترتبط مع ساعة النظام مثل الشريحة الأساسية والمعالج لذلك تستطيع الشريحة الأساسية معرفة متى تكون المعطيات جاهزة لأخذها من الرام .
- SDARM أسرع من DRAM بأربع أو ست مرات .
- تعمل SDARM على تشكيل خط معالجة تدفقية للتعليمات القادمة من الشريحة الأساسية أي بانتهاء الأمر السابق تكون أوامر جديدة جاهزة .
- SDRAM تتوفر وفق التعليب DIMM فقط .
- SDRAM هي DIMM والعكس غير صحيح .
- بما إنها غير مرتبطة بساعة الوصول فليس لها سرعة وصول بل لها سرعة ساعة تماماً مثل المعالج .
- هذه الأيام هناك خمس سرعات متوفرة :
66 – 75 – 83 – 100 – 133 ميغا هيرتز .
- تحتاج دوماً لسرعة ساعة أكبر أو تساوي سرعة اللوحة الأم .
- مسألة : لدينا معالج Celeron 500 هنا تكفي SDRAM بسرعة 66MHz لأن هذا المعالج يتخاطب مع اللوحة الأم بسرعة 66 MHz .
- Pentium III تتطلب SDARM 133 MHz لأنها تستخدم الممر بسرعة 133 MHz .
15- المعايير PC100/PC133 :
- ازدادت سرعة اللوحة الأم إلى 100 وحتى 133 ميغا هيرتز .
- عانى الجيل الأول من SDARM DIMM 100 من مشاكل عد التوافق .
- انتبهت Intel لذلك وأصدرت المواصفة PC100 ثم لا حقاً PC133 التي تعرف DRAM ذات سرعة مرتفعة .
- تتطلب هذه المعايير استخدام DIMM ( أو SO ) مع رقاقة SPD(Serial Presence Detect ) متواجدة مع كل بطاقة DIMM .
- تزود هذه الرقاقة النظام بكل المعلومات عن DIMM بما فيها الحجم والسرعة وبعض المواصفات الأخرى .
- معظم اللوحات الأم تستخدم DIMM وفق المعايير PC100 و PC133 .
16- ECC :
- في بعض الحواسيب ذات الأهداف الخاصة تستخدم RAM تدعى :
DRAM ECC(Error Correction Code) وتعد ECC تطور كبير في كشف الأخطاء في الذاكرة RAM .
- في مشكلة الاختناقات العشوائية التي تضيع المعلومات لا يفيد التماثل لكشف المشكلة .
- ECC تستطيع كشف المشاكل في RAM بسرعة ومعالجتها في معظم الحالات .
- أي بطاقة RAM تستطيع استخدام ECC في حال توفرها في اللوحة الأم وغالباً ما تستخدمها البطاقةDIMM – 168 رجل .
- يجب التأكد من كتيب اللوحة الأم لمعرفة هل اللوحة تستخدم الـ ECC أو لا .
17- أنواع RAM :
- RDRAM :
o أعلنت Intel عن استبدال DRAM بنوع سريع جداً اسمه DRAM Rambus أو اختصاراً RDARM :
1. تعمل بسرعة 800 MHz .
2. تعلب وفق التعليب RIMM .
3. RIMM لا يعني شيئاً ولكن لتكون القافية منسجمة مع DIMM و SIMM .
4. تتوفر وفق قياسين :
a. 184 رجل للحواسيب المكتبية .
b. 160 رجل للحواسيب المحمولة .
5. تحتاج إلى عنصر تبديد حراري خاص يسمى موزع حراري .
6. تتطلب أن تكون كل المقابس مأهولة ووضع عنصر غير فعال يسمى CRIMM وهو اختصاراً لـ Continuity RIMM في المقابس الغير مستخدمة وذلك لتمكين نظام RDRAM من الاكتمال .
- DDR SDRAM :
o Dual Data Rate SDRAM .
o من اسمها نعرف إنها تضاعف كمية المعلومات التي تعالجها SDARM .
o أي تقوم بعمليتي معالجة خلال حلقة ساعية واحدة .
o تتوفر على شكل DIMM – 184 رجل وهي مماثلة لبطاقة DIMM – 168 رجل نوع SDARM وذلك من ناحية القياس .
o تختلف عنها من حيث توافق الأرجل .
o تتشابهان من حيث المقابس .
o تختلفان بسن التوجيه يجعل من المستحيل وضع أحد النوعين في مقبس النوع الآخر .
o تعمل بسرعات 200 MHz أو 266 MHz ( ضعف السرعات 100 MHz أو 133 MHz التي تتوفر في SDARM وهذا ما يقصد باسمها ) .
o تعد بطيئة جداً مقارنة بالنوع RDRAM .
18- مزج عدة أنواع من تعليب DRAM :
- الأفضل دائماً استخدام DRAM بنفس السرعة المحددة في كتيب اللوحة الأم .
- يؤدي خلط سرعات DRAM ( تركيب عدة بطاقات ذات سرعات مختلفة عن بعضها ) إلى جمود النظام كل عدة دقائق .
- اللوحات الأم الحديثة توفر بعض المرونة بحيث تراعي مزج RAM بعدة سرعات ( وليس عدة أنواع لأنها لن تعمل ) .
- يمكن استعمال RAM أسرع من تلك المحددة بكتيب اللوحة الأم أي إذا تطلب تركيب SDARM 100 MHz فيمكن استخدام SDARM 133 MHZ لكن لن يؤدي ذلك إلى تسريع النظام كما يعتقد .
19- ملاحظات على الأجهزة المحمولة :
- عند العمل بها يحب مراعاة الأمور التالية وذلك إذا أردنا أن نغير RAM أو أي قطعة :
o أن يكون النظام لا يعمل .
o أن تكون التغذية مفصولة .
o أن تكون البطاريات منزوعة .
20- استكشاف أخطاء RAM :
- تظهر أخطاء RAM في الأنظمة الحديثة بعدة طرق :
o أخطاء التماثل .
o رسائل خطأ ECC .
o جمود النظام .
o أخطاء الصفحة في Windows .
- يوجد نوعان أساسيان لخطأ التماثل :
o حقيقي : هو الخطأ الذي تكتشفه الشريحة الأساسية من رقاقات التماثل ( في حال وجودها ) وتظهر الرسالة : Parity Error At xxxx:xxxxxxxx عندها : إذا تكرر هذا الرقم فتكون المشكلة في البطاقة نفسها وإذا لم يتكرر تكون المشكلة في مكان آخر وهو الخطأ الوهمي .
o وهمي : وأسبابه : البرمجيات أو الحرارة أو الوهج الشمسي .
o في كل الأحوال علينا تفحص وحدة التغذية لأنها قد تكون المشكلة .