DRAM چیست؟ عملکرد حافظه DRAM در GPU و RAM چگونه است؟

از کامپیوتر و لپ تاپ گرفته تا حتی مودم و تلویزیون همگی به نوعی دارای حافظه DRAM هستند. اما حافظه دی رم چیست و Dynamic RAM چه کاربرد و نقشی در لوازم دیجیتال دارد؟ در نوشتار پیش رو به معرفی داینامیک رم و کاربرد آن به زبان ساده می‌پردازیم، با ژواناهمراه شوید.

معنی DRAM؛ تراشه دی رم چه کاربردی دارد؟

همه ما با حافظه رم (RAM) آشنا هستیم و می دانیم نوعی حافظه موقت با سرعت بالا، تأخیر پایین و حجم کم است که برای نگه داری داده‌های مورد نیاز پردازنده مورد استفاده قرار می‌گیرد. در حقیقت همه برنامه‌ها و فایل‌هایی که ما بر روی گوشی یا کامپیوتر خود با آنها سر و کار داریم، داخل حافظه رم باز می‌شوند. هدف از بارگذاری فایل‌ها در حافظه رم می‌تواند نمایش یک فایل ورد، اجرای برنامه برنامه فتوشاپ، ویرایش یک عکس یا نمایش یک صفحه وب باشد.

DRAM مخفف عبارت حافظه تصادفی پویا یا Dynamic Random-Access Memory است  به اختصار DRAM خوانده می‌شود. دی رم دقیقاً همان تراشه الکترونیکی مورد استفاده برای حافظه رم است. بنابراین می‌توان گفت DRAM در واقع تراشه بکار رفته برای حافظه رم است و حافظه رم هر دستگاهی توسط یک یا چند تراشه ( آی سی) DRAM تأمین می‌شود.

از آنجایی که DRAM یک حافظه فرار یا موقت است، با قطع برق اطلاعات آن از بین می‌رود، به همین دلیل با راه اندازی دوباره کامپیوتر یا گوشی‌تان، باید مجدداً سیستم عامل و برنامه‌ها بر روی حافظه رم لود شوند که موجب تأخیر در آماده شدن دستگاه برای استفاده می‌شود.

برای درک بهتر مفهوم DRAM، به تصویر ماژول رم بالا نگاه کنید. بر روی این بُرد تعدادی تراشه حافظه DRAM قرار دارد که حاوی سلول‌هایی متشکل از ترکیب خازن و ترانزیستور هستند و به طور موقت می‌توانند داده‌ها را نگه داری کنند. حافظه DRAM سرعت بالا و تأخیر پایینی دارد، به همین دلیل به عنوان مکملی برای CPU عمل می‌کند و پردازنده اطلاعات را به طور موقت به رم منتقل می‌کند.

تراشه‌های DRAM می‌توانند به شکل ماژول نباشند و مستقیماً بر روی بُرد تلویزیون، لپ تاپ یا سایر دستگاه‌های الکترونیکی دیجیتال نصب شده باشند. شاید جالب باشد که بدانید حتی هارد دیسک‌های مکانیکی و SSD ها هم تراشه حافظه دی رم دارند. در وسایل مختلف تراشه‌های حافظه دی رم با کمترین فاصله فیزیکی از پردازشگر نصب می‌شوند تا کمترین تأخیر و بیشترین سرعت دسترسی به آن فراهم شود.

در بسیاری از چیپست های گوشی موبایل، تراشه یا پکیج دی رم مستقیماً بر روی خود چیپست (پردازنده) تعبیه شده است که مزایایی چون اشغال فضای کمتر، ارتباط سریع‌تر و تأخیر کمتر دارد.

حافظه DRAM به دلیل سرعت بالا و تأخیر پایینی که دارد، معمولاً حجم چندان زیادی ندارد که بین چند مگابایت تا چند گیگابایت است. علت دیگر کم بودن حجم DRAM، پیچیدگی برقراری ارتباط میان پردازنده با DRAM است و به سادگی امکان چند برابر کردن آن وجود ندارد. حافظه‌های DDR رایج (چون DDR5 و DDR4) خود نوعی از تراشه‌های حافظه DDR SDRAM هستند.

یکی از انواع حافظه دی رم، SDRAM است. تفاوت SDRAM با DRAM به سرعت بیشتر و پایایی بالاتر SDRAM مربوط می‌شود، از همین رو از تراشه‌های حافظه  SDRAM در ساخت ماژول‌های حافظه رم Registered است. به طور خلاصه می‌توان گفت در حافظه‌های SDRAM برای افزایش پایایی و سرعت، حافظه هماهنگ با سیگنال کلاک پردازنده یا سیستم کار می‌کند و دیگر به کلاک داخلی خود متکی نیست.

کاربرد حافظه DRAM تنها به حافظه رم کامپیوتر محدود نمی شود حافظه ویدئویی کارت گرافیک هم نوعی DRAM است. به طور دقیق تر در کارت های گرافیک از GDDR SDRAM استفاده می شود که پهنای باند حافظه بالایی دارند و برای پردازنده های گرافیکی مناسب هستند. تراشه های حافظه GDDR5 و GDDR6 از جمله حافظه های DRAM مورد استفاده در کارت های گرافیک امروزی هستند.

همانطور که در این نوشتار اشاره شد، DRAM تفاوتی با RAM ندارد و رم صرفاً یک اسم کلی برای حافظه های دی رم است. کاربرد DRAM بسیار ساده بوده و توسط انواع پردازنده برای دسترسی و نگه داری داده ها مورد استفاده قرار می گیرد.  حالا که به مفهوم DRAM پرداختیم، اکنون به یک سوال اساسی می پردازیم.

چرا پردازنده به حافظه DRAM نیاز دارد؟

پردازنده یا CPU از حافظه های کوچک اما بسیار سریعی به نام ثبات (رجیستر) بهره می برد و تمامی داده ها برای هر نوع پردازش یا عمل توسط پردازنده بر روی آنها، به ثبات ها وارد می شوند. برای نمونه جمع زدن دو عدد یا تغییر یک پیکسل از یک عکس در حافظه های ثبات صورت می گیرد. مشکل آنجاست که سرعت رجیسترهای پردازنده بسیار بالا بوده و در عین حال بسیار حجم ناچیزی دارد. از همین رو به حافظه کش و حافظه رم نیاز است.

حافظه رم یک حافظه کُندتر از حافظه کش اما با حجم هزاران برابر بیشتر از آن است که تمامی اطلاعات کامپیوتر از آن می‌گذرد و فرقی نمی‌کند که یک فایل ورد را باز کنید یا وارد یک وب سایت شوید.

جمع بندی و پاسخ به سوالات پرتکرار

داینامیک رم یک نوع حافظه ضروری در تقریباً تمامی دستگاه‌های دیجیتال امروزی است و همه آنها برای کار کردن پردازنده به حافظه دی رم نیاز دارند. در پردازنده دستگاهی چون ماشین لباس شویی حافظه Dynamic RAM می‌تواند بسیار ناچیز باشد و درون خود کنترلر تعبیه گردد اما پردازنده وسایلی چون گوشی موبایل، لپ تاپ، کنسول بازی، تلویزیون و نظیر آنها به تراشه حافظه DRAM مجزا نیاز دارد.

کاربرد DRAM خدمت به پردازنده در انجام تمامی کارهایی است که توسط CPU انجام  می‌شود و بدون حافظه رم یک کامپیوتر یا وسیله دیجیتال کار نمی‌کند. حافظه DRAM می‌تواند به شکل ماژول بوده و قابل تعویض یا ارتقا باشد، اما در موارد زیادی به بُرد PCB دستگاه لحیم شده و قابل جداسازی نیست.

حافظه DRAM برای چه مواردی استفاده می‌شود؟

حافظه دی رم برای عملکرد تقریباً تمامی پردازنده‌ها ضروری است. میکروکنترلرها حافظه DRAM داخلی دارند.

حافظه DRAM چه کار می‌کند؟

حافظه دی رم (DRAM) خود ذخیره کننده اطلاعات به صورت دائمی نبوده و وظیفه اجرایی ندارد؛ اما برای پردازش اطلاعات و کار کردن سیستم‌های کامپیوتری، موبایل و نظیر آنها ضروری است.