دراسة وصفية للذاكرة

دراسة وصفية للذاكرة
من البديهي والمعروف انك عند قيامك بأي عمل فانك تحتاج لوسيلة للقيام بها فتتنفس من الأنف والأكل من الفم وقطع الخشب بالمنشار تنتقل بالدراجة وهكذا.
فماذا إذا أردت أن تشرب كمية من الماء . فانه من الطبيعي انك ستستخدم وسيلة لذلك ( كوب مثلا) تحتفظ بالماء لفترة قصيرة أثناء استخدامك له في الشرب ثم تفرغه , فماذا إذا أردت أن تخزنه لفترة اكبر وبكميات اكبر بكثير لأنك ستحتاجه لفترة ما فمن الممكن أن تستخدم زجاجة كبيرة بأحجام مختلفة ثم تخزن فيها ما تشاء لفترات تريدها أنت وتفرغ كميات كما تريد ووقتما تريد .
هكذا الحال بالنسبة للرامات والهارد كوسائط تخزين.
فالرام هي وسيلة تخزين من إحدى وسائل التخزين المعروفة ولكنها ليست دائمة ( متطايرة)بمعنى أنها تفقد محتواها بانقطاع التيار الكهربي وظيفتها تخزين مؤقت للبيانات أثناء استخدامها بمعنى :
فأنت تستخدم نظام التشغيل فعند بدء عمل الجهاز يتم أوتوماتيكيا تحميل البرنامج داخل الذاكرة طوال فترة العمل .
ومثلا إذا كنت تستخدم برنامج الورد للكتابة فأثناء استخدامك له يتم تحميل البرنامج في الذاكرة وتحتفظ الذاكرة به طالما أنت تستخدم البرنامج ( كوب الماء أثناء الشرب ( .
ماذا إذا انقطع التيار ............. وداعا للملفات لأنك لم تحفظها بعد
أما إذا حفظت ملفك أثناء العمل فانك تنقله بذلك لوسيط تخزين دائم ( لا يفقد محتوياته بانقطاع التيار ) وهو الهارد ديسك أو على سى دى أو غيره.

تعريف الذاكرة:

مصطلح ذاكرة أو Memory ، المقصود به إجراءات غير ظاهرة تتم في الخلفية ينشأ عنها الاحتفاظ ببيانات المعالجة بشكل دائم أو مؤقت، وبذلك نخلص إلى أن الذاكرة تنقسم إلى قسمين، قسم ذاكرة دائمة وهي ما يعرف باسم ROM قسم ذاكرة مؤقتة رام ويرمز لها بالمصطلح RAM .

أنواع الذاكرة
يعتقد الكثير من المستخدمين أن استخدام الذاكرة محصور بموقع واحد في الحاسب وهو الذاكرة الرئيسية التي يستخدمها نظام التشغيل والبرامج. حقيقة الأمر أن استخدام الذاكرة يدخل في الكثير من العتاد المستخدم لتشغيل الحاسب. المعالج و كرت الشاشة و كرت الصوت هي مجرد أمثلة على المكونات التي تحتاج إلى ذاكرة خاصة بها لكي تعمل ? ما سأحاول بيانه في هذا المقال هو أشهر أنواع الذواكر واستخداماتها والتطورات التي حصلت للذاكرة منذ بداياتها كلام جميل من الأخ اوربيت كروت الشاشة أو الصوت أو ديجيتال أو أي كروت أخرى بها نواقل ما هي إلا عبارة عن معالج وذاكرة فكرت الشاشة مثلا يقاس حجمه با ميغا بايت لأنه يوجد ه ذاكرة تخزن فيها الألعاب قبل ذهابها إلى المعالج للمعالجة ومن ثم إلى كرت الشاشة مرة أخرى للعرض وكذلك كرت الصوت فإنه يعالج الملف الموجود في القرص الصلب الذي يكون على هيئة أرقام سداسية عشر ويعرضها على أساس أنها صوت .

أولاً : ROM
هي ابسط أنواع الذاكرة . المسمى مشتق من Read Only Memory أي ذاكرة للقراءة فقط. هنا المعلومات تكتب على شريحة الذاكرة وتبقى هناك بدون تغيير ولا يمكن إضافة أي معلومات جديدة عليها. أشهر استخدام لهذا النوع من الذاكرة هو لحفظ برنامج البيوس للوحة الأم. هنا لا يمكن للمستخدم أن يغير أي من المعلومات الموجودة في الذاكرة. ميزة هذه الذاكرة هي بعدم احتياجها لأي طاقة كهربائية للاحتفاظ بالمعلومة تنقسم ذاكرة ROM إلى ثلاثة أقسام :
· Programmable ROM
وهى قطعة من الذاكرة يمكن برمجتها مرة واحدة فقط. بعد أن تكتب المعلومات عليها لا يمكن مسحها أو تبديلها.
· EPROM Erasable PROM
وهى نفس السابقة إلا انه يمكن مسح المعلومات الموجودة بهذه الذاكرة وذلك باستخدام الأشعة فوق البنفسجية. هذه الأشعة يتم توجيهها إلى مجس خاص موجود على الذاكرة لفترة معينة من الوقت مما يؤدى لمسح كل المعلومات وبالتالي يمكن إعادة برمجة الذاكرة بمعلومات أخرى.
· EEPROM Electrically Erasable PROM
هذه الذاكرة هي التي تستخدم الآن في اغلب اللوحات الأم الحديثة لحفظ برنامج البيوس ? هذا النوع من الذاكرة يمكن مسح المعلومات الموجودة عليها و إعادة برمجتها باستخدام برامج خاصة. إذا رأيت كلمة Flash BIOS من ضمن مواصفات اللوحة الأم، فهذا يعنى أنها تستخدم هذا النوع من الذاكرة.

ثانيا : RAM
ربما هذا المسمى هو ما يربطه غالب المستخدمين بالذاكرة. هذا الاسم مشتق من Random Access Memory. أفضل شرح لهذا المسمى هو الذاكرة التي يمكن الولوج إليها بشكل غير منظم. لشرح كلمة غير منظم يجب أن نشرح كيف يتم تخزين المعلومة في الذاكرة. الذاكرة مقسمة إلى خانات وتسمى صفحات. كل صفحة لها عنوانها الخاص. عند الاحتياج إلى أي معلومة مخزنة في الذاكرة فانه يتم الولوج إليها مباشرة من خلال عنوانها الخاص بها ? عند عدم وجود عنوان خاص لكل صفحة، فانه لإيجاد المعلومة يجب البحث بكل الصفحات لغاية العثور على المعلومة المطلوبة. هذا البحث يتم بطريقة منظمة أي البحث بأول خانة ومن ثم الثانية والثالثة وهلم جرا. ألان وقد انتهينا من شرح معنى RAM يجب أن نبين بعض المعلومات عن هذا النوع من الذاكرة. هذه الذاكرة لا تستطيع تخزين المعلومة بدون وجود طاقة كهربائية. أي أن المعلومة المخزنة يتم مسحها عند فصل الذاكرة عن الطاقة. أنواع الذاكرة RAM أسرع بكثير من ROM. لذا فان الكثير من اللوحات الأم تسمح عند بداية تشغيل الجهاز بوضع نسخة من برنامج البيوس في الذاكرة RAM واستخدامها من هناك. هذا الأمر يحسن من أداء الجهاز. مثل ذاكرة ROM، تنقسم ذاكرة RAM إلى عدة أنواع:
· SRAM:
وهى Static RAM. المعنى المقصود من كلمة Static هي ثبات المعلومة. عندما تودع المعلومة في هذه الذاكرة فإنها تبقى هناك بدون الحاجة إلى تنشيطها بين فترة وأخرى. الوقت الوحيد الذي تتغير فيه المعلومة هو عندما يطلب من الذاكرة تغييرها . SRAM يعتبر أسرع أنواع الذاكرة، ولكن بسبب غلاء سعره، فان استخدامه في العادة يكون محصورا بداخل المعالج كذاكرة مخبئيه (Cache Memory) من الدرجة الأولى أو الثانية.
1. ASRAM
Async SRAM تعتبر من النوعيات القديمة من SRAM. هذه الذاكرة تعمل بتردد منفصل عن المعالج. لذا تجدها مستخدمة كذاكرة مخبئيه من الدرجة الثانية لكثير من المعالجات القديمة والتي كانت فيها الذاكرة المخبئة تركب على اللوحة الأم وليس المعالج. مثال على ذلك، إذا كانت سرعة الناقل الأمامي للمعالج 66 ميغاهرتز فان هذه الذاكرة قد تعمل على سرعة 33 ميغاهرتز.
2. SSRAM
Sync SRAM بمعنى أن الذاكرة تعمل بنفس تردد الناقل الأمامي للمعالج.
3. PBSRAM
Pipeline Burst SRAM هي أكثر نوع من هذه الذاكرة مستخدم حاليا. لشرح هذا النوع من الذاكرة يجب أن نبتعد قليلا عن الذاكرة والدخول في عالم المعالج لنشرح المقصود بكلمة Pipeline. تقنية Pipeline تسمح للمعالج بأداء أكثر من مهمة بنفس الوقت. لربما أسهل طريقة لشرح هذه التقنية هو تشبيهها بخط الإنتاج المستخدم في المصانع. بدل أن يكون هناك عامل واحد يقوم بتجميع المنتج، يوجد هناك خط سير يقوم عليه العديد من العمال. كل عامل منهم يقوم بتجميع جزء من هذا المنتج لكي ننتهي بأخر المطاف بمنتج جاهز وبأسرع وقت ممكن. المعالج يقوم بأمر مشابه. هنا يتم التعامل مع الكثير من العمليات بنفس الوقت. ألان وقد شرحنا معنى Pipeline، فان الذاكرة PBSRAM مصممة لكي تتعامل مع هذا الكم المستمر من المعلومات. من مميزات هذه الذاكرة، قدرتها على العمل بسرعة تردد أكثر من 66 ميغا هرتز، مما يجعلها مناسبة للمعالجات الحديثة والتي تعمل بسرعات قد تصل إلى 400 ميغا هرتز. هنا نكون قد انتهينا من أشهر أنواع الذاكرة SRAM والتي بينا أن استخدامها بغالب الوقت محصورا بداخل المعالج أو كجزء من ذاكرته الداخلية.
· DRAM :
بعكس SRAM فان ذاكرة Dynamic RAM لا تستطيع الاحتفاظ بالمعلومة لفترة طويلة. المعلومات يجب تنشيطها باستمرار. هنا تقوم الذاكرة بإعادة كتابة المعلومة عدة مئات من المرات في الثانية. هذا النوع من الذاكرة ارخص من SRAM ولذا فإنها تستخدم بغزارة كذاكرة رئيسية لجهاز الحاسب. مثل الأنواع السابقة من الذاكرة، فإنها تنقسم إلى عدة أنواع.
1. FPM DRAM
Fast Page Mode DRAM هو من الأنواع القديمة من هذه الذاكرة. عندما كانت أجهزة الحاسب نعمل بمعالجات 286 أو 386 كانت تستخدم هذا النوع من الذاكرة. ببداية الأمر كانت هذه الذاكرة تعمل بسرعة ولوج تعادل 120 نانو ثانية، أي أن المعالج يحتاج أن ينتظر هذه المدة لكي يستطيع الدخول إلى الذاكرة واسترجاع أو إيداع المعلومة. تم فيما بعد تحسين سرعة الولوج لهذه الذاكرة لكي تصل إلى 60 نانو ثانية إلا أنها لازالت تعتبر بطيئة.
2. EDO DRAM
لتحسين سرعة الولوج، تم اختراع ذاكرة Extended Data Out DRAM. هنا تم تسريع عملية ولوج المعالج إلى الذاكرة بواسطة السماح له بالولوج بعملية جديدة قبل انتهاء العملية التي سبقتها. برغم أن النظرية تقول بان هذا النوع من الذاكرة أسرع من FPM DRAM بمعدل الضعف، إلا أن التطبيق الفعلي ينتج عنه تحسن بالأداء يعادل 30% فقط. مشكلة هذا النوع من الذاكرة إنها لا تستطيع العمل على سرعات تردد أكثر من 66 ميغاهرتز.
3. BEDO DRAM
Burst EDO DRAM كانت محاولة لتسريع عمل EDO RAM. الفكرة من تقنية Burst هي بإرسال المعلومة إلى الذاكرة بشكل دفعات. أول دفعة من المعلومة تحتوى على عناوين المعلومات التي تتبعها، لذا فان باقي المعلومة سيتم التعامل معها بشكل أسرع حيث انه تم التجهيز لاستقبالها. برغم نجاح هذه التقنية في تسريع سرعة الولوج إلى الذاكرة لما يقارب 10 نانو ثانية، إلا أن عدم قدرتها على العمل بسرعة تردد أعلي من 66 ميغاهرتز أدى إلي اضمحلالها بغياهب النسيان.
4. SDRAM
Synchronous DRAM لربما تكون أشهر أنواع الذاكرة و أكثرها استخداما ألآن، كلمة Synchronous تعنى أن هذه الذاكرة تعمل بنفس سرعة تردد الناقل الأمامي للجهاز بحسب جودة التصنيع لهذا النوع من الذاكرة، فانه بإمكانها الوصول لسرعة تردد 150 ميغاهرتز وزمن ولوج يصل إلى 7 نانو ثانية. بسبب اعتماد ذاكرة SDRAM على سرعة الناقل الأمامي للجهاز لنقل المعلومة، فان أقصى حجم من المعلومات يمكن نقلها مابين الذاكرة والمعالج هي 800 ميغابايت في الثانية إذا كانت سرعة تردد الناقل الأمامي 100 ميغاهرتز و 1050 ميغابايت إذا كانت 133 ميغاهرتز. لتمييز إمكانية هذه الأنواع من الذاكرة من العمل على سرعات تردد معينه، فقد تم أيجاد توحيد لمسميات تبين السرعة التي تستطيع هذه الذاكرة العمل عليها. PC66 تعنى أن الذاكرة تستطيع العمل على سرعة 66 ميغاهرتز و PC100 تعنى أنها تعمل على 100 ميغاهرتز وهلم جرا.

5. DDR-DRAM
وهو التطور المنطقي لذاكرة SDRAM. لزيادة حجم المعلومة المنقولة بين المعالج والذاكرة، فانه تم اختراع تقنية مضاعفة تردد الناقل الأمامي لكي تحول سرعة تردد الناقل الأمامي من 100 إلى 200 ميغاهرتز ومن 133 إلى 266 ميغاهرتز. من هنا أتى المسمى Double Data Rate DRAM. هذه التقنية ساعدت كثيرا في تحسين مستوى نقل المعلومة، فبات بالإمكان تقل المعلومات بين المعالج والذاكرة بسرعات تصل إلى 2100 ميغابايت بالثانية. لربما يعتقد القارئ أن هذه الزيادة بالسرعة ستؤدى إلى زيادة تعادل 100% بأداء جهاز الحاسب المستخدم لهذا النوع من الذاكرة مقارنة مع الأجهزة التي تستخدم SDRAM. للأسف فان الواقع يبين أن نسبة التحسن بالأداء لن تزيد على 10% في احسن الظروف. في هذا النوع من الذاكرة تم تغيير المسمى من تبيان سرعة تردد الناقل الأمامي إلى تبيان حجم المعلومة التي يتم نقلها. PC1600 تبين أن هذه الذاكرة تستطيع نقل 1600 ميغابايت في الثانية بينما PC2100 تعنى أن الذاكرة تستطيع نقل 2100 ميغابايت في الثانية.

6. DDR 2
DD-RAM II SDRAM هي هي تقنية ذاكرة ولوج عشوائي تستخدم للتخزين عالي السرعة للمعطيات التي يتم العمل عليها في الحاسب أو الأجهزة الإلكترونية الرقمية الأخرى .
كما انها يستخدم قدرا اقل من الطاقة قياسا لل DDR ، ويتوقع ان يصبح الأوسع مستقبلا .

7. RDRAM
هذه الذاكرة تم تسميتها نسبة إلى الشركة التي قامت بتسجيل براءة الاختراع للتقنية المستخدمة بها. شركة Rambus تعتبر من الشركات التي دخلت إلى عالم الحاسب الشخصي بوقت متأخر نسبيا حيث تم تأسيسها بسنة 1990 ميلادية. بداية الشركة كانت بالتركيز على أجهزة الألعاب مثل Nintendo و Play Station ومن ثم تقدمت إلى حقل الحاسب الشخصي عندما قامت بإقناع شركة Intel بدعم ذاكرتها. ذاكرة Rambus RDRAM تعتمد على تقنية مذهلة ترتكز على توزيع نقل المعلومة بين الذاكرة والمعالج على أكثر من قناة. بواسطة تصغير حجم الناقل الأمامي إلى 16 بت بدل 32 بت والمستخدمة في الذواكر الأخرى ومن ثم توزيع الحركة على أكثر من قناة تعمل كل واحدة منها بشكل متوازي، تم الوصول لسرعات تردد تصل إلى 800 ميغا هرتز. للأسف زيادة التردد هذه لا تعنى زيادة كبيرة بحجم المعلومة التي يتم نقلها، هذه الذاكرة تستطيع بأفضل حال تقل 1600 ميغابايت في الثانية بسبب تصغير حجم الناقل إلى 16 بت.كذلك تعانى هذه الذاكرة من بطء تواقيتها. هذا البطء يؤثر على السرعة الإجمالية للذاكرة مما يؤدى إلى عدم الاستفادة من زيادة سرعة النقل بشكل كبير. في كثير من الأحيان فان ذاكرة RDRAM لا تستطيع التفوق على ذاكرة DDR-DRAM.النوع الوحيد من المعالجات التي تدعم مثل هذه الذاكرة هو بنتيوم4 المصنع من شركة Intel. كما أن شركة Intel هي الشركة الوحيدة التي تصنع شرائح لوحة أم تستطيع التعامل معها.بسبب السعر العالي لهذه الذاكرة، ومطالبة شركة Rambus المصنعين بدفع رسوم تصنيع عالية، و أدائها الغير مقنع، فان غالب الشركات المصنعة للذاكرة و المعالجات وشرائح اللوحات الأم قد اتجهت إلي تأييد وتصنيع ذاكرة DDR-DRAM. يجدر بالذكر أن إنتل لم تعد تصنع مثل هذه اللوحات الأم لأنه بالفعل مرتفعة الثمن لكن الrdram في تطبيقاتها العملية أفضل حالا كثيرا من ddram وأنا اعمل في هذا المجال وكان لي لوحة أم من هذا النوع وكانت من أسرع ما يكون ، يجدر بالذكر ان قياس سرعة الحاسب لا تأخذ من مأخذ واحد أكثر من عامل يلعب دورا كبيرا في سرعة

وأداء الجهاز فمثلا كثيرا من مختصين في الجرافيك يعملون على RDRAM ويفضلونها لأنهم يتحدثون على سرعات عالية مع الجرافيك .

8. VRAM
Video RAM هي نوع من الذاكرة المخصصة لكروت الشاشة. تتميز هذه الذاكرة بسرعتها وتخصصها في التعامل مع تقنية الشاشة. الميزة الرئيسية لهذا النوع من الذاكرة هو إمكانيتها التعامل مع RAMDAC (القطعة المسئولة عن تحديث الصورة على الشاشة) ومعالج كرت الشاشة بنفس الوقت ? اختراع أنواع أخري من الذاكرة والتي تستطيع العمل بشكل أسرع من VRAM أدي إلي توقف استخدامها في الكروت الحديثة.
9. WRAM
Window RAM هو نوع متطور من VRAM. هذا النوع من الذاكرة ليس له أي علاقة بنظام التشغيل Microsoft Windows وأي تشابه في التسمية هو مجرد مصادفة ? ?تم تعديل بعض التقنيات المستخدمة في هذا النوع من الذاكرة عن سابقتها مما أدى إلى زيادة في سرعة نقل المعلومة تعادل 25% زيادة عن VRAM.
10. SGRAM
Synchronous Graphics RAM هي الجيل الثالث من الذواكر المختصة بكروت الشاشة. يتميز هذا النوع بعمله بنفس سرعة الناقل الأمامي للمعالج لغاية 100 ميغاهرتز. برغم أن هذا النوع من الذاكرة لا يستطيع التعامل مع RAMDAC ومعالج كرت الشاشة بنفس الوقت، إلا انه يستطيع فتح صفحتين من المعلومات بنفس الوقت. الجمع مابين سرعة نقل المعلومة وفتح صفحتين بنفس الوقت، يجعل هذه الذاكرة أسرع مما سبقها. نبدأ ألان بالدخول إلى الذاكرة التي تهم غالب المستخدمين أو بالأحرى التي للمستخدمين الحرية باختيارها.
مكونات ذاكرة

كل قطعة ذاكرة تعد دائرة متكاملة مركبة من ملايين الخلايا التي يكونها اتحاد الترانزستورات Transistors والمكثفات Capacitors ، بحيث يشكل كل ترانزيستور و مكثف خلية واحدة من خلايا الذاكرة، وكل خلية من هذه الخلايا تعادل بتاً واحداً من البيانات، ومعلوم أن البت bit أصغر وحدة من وحدات قياس الذاكرة وكل 8 بت تشكل بايتاً واحداً والبايت Byte هو المساحة الكافية لتخزين قيمة حرف واحد أو رقم أو رمز والمسافة أيضاً تعادل بايت .

أخطاء الذاكرات الشائعة
من المشاكل القديمة والمعروفة :
إذا قمت بفتح جهازك ووجدت أن الجهاز بدء بالعمل أي سمعت صوت مروحة المعالج والهارد وضوء السى دى رووم ولكن الشاشة لم تعمل أي أن ضوءها ظل كما هو اصفر أو برتقالي أو احمر ولم يتغير للون العمل الأخضر في الغالب فهذه إحدى المشاكل المشهورة جدا للرام

الجديد من مشاكل الرام :

1 - تحميل الجهاز بشكل طبيعي ثم لا تستطيع تنصيب أي برنامج.
2 - أيضا ريستارت بدون سبب لجهاز .
3 - عدم استطاعتك تنزيل ويندوز جديد والمفاجأة انك تجد معالج تنصيب الويندوز يظهر لك رسالة فقد ملفات من الاسطوانة وعدم القدرة على نسخها .
4 - عند وجود عطب جزئي في الذاكرة الحية " الرام " يحدث اختناق للنظام في حالة ونداوز تظهر الشاشة الزرقاء و يعطي النظام علامة خطأ عشوائي لسبب ذلك.
الحل
الحل الفاصل للتأكد من عمل الرام بشكل طبيعي هو اختبار بإحدى البرامج المخصصة لذلك و الموجودة في اسطوانة الهيرنز الشهيرة تحت عنوان Memory test tools واستخدامها سهل فلا تعبث بالإعدادات فقط شغل البرنامج وانتظر وجود كلمة ERROR وتحتها أرقام لمعرفة أن الرام لا تعمل بصورة جيدة أو كلمة Fail

لتركيب ألواح الذاكرة ، عليك فك براغي الجهاز (في حال كانت موجودة اصلا) و لكن عليك الإنتباه بخصوص موضوع الضمان فبعض الشركات تلغي الضمان في حال تم فك البراغي من قبل المستخدم ، على أي حال قبل البدء باي شيئ اعمل التالي:
1- اقطع التيار عن جهازك
2- فك الكيبل الموصل بين جهازك و مقبس الكهرباء
3- افرغ الشحنات الكهربائية الساكنة من جسمك و ذلك بأن تمس بكلتى يديك السطح المعدني الخارجي للجهاز
عند إمساكك للوحة الذاكرة تأكد أن تمسكها من الطرف وليس من الأسنان الموصلة ، و عند تركيبها في المكان المخصص ضعها بشكل مائل ب 45 درجة حتى تتلامس الأسنان مع السطح الموصل ثم ادفعها الى الأمام بخفة حتى يركب الثقبان على جانبي اللوحة بالطرفين الناتئين من المكان المخصص للذاكرة ، بعد الإنتهاء من التركيب أغلق الجهاز ووصله بالكهرباء ثم شغل الجهاز

الخاتمة
اللهم علمنا ماجهلناه وارزقنا العمل بما علمتنا ,اللهم نعوذ بك من علم لاينفع وقلب لايخشع ونفس لاتشبع ودعاء لايستجاب
اللهم لاتدعنا نصاب بالغروراذا نجحنا ولا بالياس اذافشلنا ,بل ذكرنا دائما ان الفشل هو الخطوة التي تسبق النجاحواجعل عملنا هذا صالحا لوجهك خالصا انك انت السميع العليم.