هندسة الذاكرة

في تصميم الحواسيب الحديثة ، يصف مصطلح هندسة الذاكرة البنية الداخلية لذاكرة الوصول العشوائي . وتُعدّ هندسة الذاكرة ذات أهمية بالغة للمستخدمين الذين يُحدّثون حواسيبهم، إذ قد لا تتوافق وحدات التحكم بالذاكرة القديمة مع المنتجات الأحدث. وقد يكون مصطلح هندسة الذاكرة مُربكًا نظرًا لكثرة المصطلحات المُتداخلة.

يمكن اعتبار هندسة نظام الذاكرة بمثابة مصفوفة متعددة الأبعاد. لكل بُعد خصائصه الخاصة وتجسيده المادي. على سبيل المثال، عدد دبابيس البيانات على وحدة الذاكرة هو أحد الأبعاد.

يصف مصطلح "هندسة الذاكرة" التكوين المنطقي لوحدة ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، ولكن يجد المستخدمون دائمًا أن فهم التكوين المادي أسهل. وينشأ الكثير من الالتباس حول هندسة الذاكرة عندما يُخفي التكوين المادي التكوين المنطقي. أول سمة مميزة لذاكرة الوصول العشوائي هي عامل الشكل. يمكن أن تكون وحدات ذاكرة الوصول العشوائي على شكل SO-DIMM مضغوط للتطبيقات ذات المساحة المحدودة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والطابعات وأجهزة الكمبيوتر المدمجة وأجهزة الكمبيوتر صغيرة الحجم ، وعلى شكل DIMM ، وهو المستخدم في معظم أجهزة الكمبيوتر المكتبية.

أما الخصائص الفيزيائية الأخرى، التي تُحدد بالفحص المادي، فهي عدد رقائق الذاكرة، وما إذا كان كلا جانبي شريحة الذاكرة مُعبأً. لا تدعم الوحدات التي تحتوي على عدد من رقائق ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) يساوي أحد مضاعفات العدد اثنين، اكتشاف أخطاء الذاكرة أو تصحيحها. في حال وجود رقائق ذاكرة وصول عشوائي إضافية (بين مضاعفات العدد اثنين)، تُستخدم هذه الرقائق لتقنية تصحيح الأخطاء (ECC ).

تُحدد وحدات ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) بواسطة تجاويف على جوانبها وقاعدتها. يُشير هذا إلى تقنية وتصنيف الوحدات، على سبيل المثال، ما إذا كانت DDR2 أو DDR3، وما إذا كانت مناسبة لأجهزة الكمبيوتر المكتبية أو الخوادم. صُممت هذه التقنية لمنع تركيب وحدات غير مناسبة في النظام (لكن هناك متطلبات أخرى غير تلك المذكورة في هذه التجاويف). من المهم التأكد من تطابق تجاويف الوحدة مع تجاويف الفتحة المخصصة لها.

قد تكون الرقائق الإضافية غير المتعلقة بالذاكرة الموجودة على الوحدة مؤشراً على أنها مصممة لأنظمة ذاكرة عالية السعة للخوادم، وأن الوحدة قد تكون غير متوافقة مع أنظمة السوق الشامل.

بما أن القسم التالي من هذه المقالة سيتناول البنية المنطقية، التي تشمل البنية المنطقية لكل منفذ مُستخدم في النظام، فإن الخصائص الفيزيائية للمنافذ نفسها تصبح مهمة. بالرجوع إلى دليل اللوحة الأم ، أو قراءة الملصقات الموجودة عليها، يمكنك تحديد البنية المنطقية الأساسية للمنافذ. عندما يكون هناك أكثر من منفذ، يتم ترقيمها، وعندما يكون هناك أكثر من قناة، يتم فصل المنافذ المختلفة بنفس الطريقة - عادةً باستخدام ترميز لوني.

في تسعينيات القرن الماضي، طُرحت أجهزة كمبيوتر تستخدم تقنية الوصول غير المتجانس للذاكرة المتماسكة مع ذاكرة التخزين المؤقت ، مما أتاح دمج عدة أجهزة كمبيوتر، لكل منها وحدة تحكم ذاكرة خاصة بها ، بحيث يمكن للبرامج العاملة عليها استخدام أجهزة الإدخال/الإخراج والذاكرة ووحدة المعالجة المركزية لجميع الأنظمة المشاركة كما لو كانت وحدة واحدة ( صورة نظام واحد ). ومع إطلاق AMD لمعالج Opteron، الذي دمج وحدة تحكم الذاكرة في وحدة المعالجة المركزية، أصبحت أنظمة NUMA، التي تشترك في أكثر من وحدة تحكم ذاكرة في نظام واحد، شائعة في التطبيقات التي تتطلب قوة معالجة تتجاوز قدرة أجهزة الكمبيوتر المكتبية العادية.

تُمثل القنوات أعلى مستوى من البنية على مستوى وحدة تحكم الذاكرة المحلية. يمكن للحواسيب الحديثة أن تحتوي على قناتين أو ثلاث أو حتى أكثر . ومن المهم عادةً أن يكون لكل وحدة في أي قناة وحدةٌ مُطابقة منطقيًا في نفس الموقع على كل قناة أخرى مُستخدمة.

سعة الوحدة هي المساحة الإجمالية داخل الوحدة، وتُقاس بالبايت ، أو -بشكل أعم- بالكلمات . تساوي سعة الوحدة حاصل ضرب عدد الرتب وكثافة الرتب، حيث أن كثافة الرتب هي حاصل ضرب عمق الرتبة وعرضها. ^{[ 1 ]} الصيغة القياسية للتعبير عن هذه المواصفات هي: (عمق الرتبة) ميغابت × (عرض الرتبة) × (عدد الرتب).

الرتب هي وحدات فرعية في وحدة الذاكرة تشترك في نفس ناقل العناوين وناقل البيانات، ويتم اختيارها بواسطة إشارة اختيار الشريحة (CS) في نظام العنونة منخفض المستوى. على سبيل المثال، وحدة ذاكرة تحتوي على 8 شرائح على كل جانب، ولكل شريحة ناقل بيانات بعرض 8 بت، سيكون لها رتبة واحدة لكل جانب، أي ما مجموعه رتبتان، إذا عرّفنا عرض الرتبة بـ 64 بت. وحدة تتكون من شرائح Micron Technology MT47H128M16، بتكوين 128 ميجابايت × 16، أي بعمق ذاكرة 128 ميجابايت وناقل بيانات بعرض 16 بت لكل شريحة؛ إذا احتوت الوحدة على 8 من هذه الشرائح على كل جانب من اللوحة، فسيكون هناك ما مجموعه 16 شريحة × 16 بت لعرض البيانات = 256 بت. بالنسبة لواجهة بيانات ذاكرة بعرض 64 بت، هذا يعادل وجود 4 رتب، حيث يمكن اختيار كل رتبة بواسطة إشارة اختيار شريحة ثنائية البت. تُدرج وحدات التحكم بالذاكرة، مثل شريحة Intel 945، التكوينات التي تدعمها: "تقنيات DDR2 بسعات 256 ميجابت، و512 ميجابت، و1 جيجابايت للأجهزة ×8 و×16"، و"أربعة صفوف لجميع أجهزة DDR2 بكثافة تصل إلى 512 ميجابت"، و"ثمانية صفوف لأجهزة DDR2 بسعة 1 جيجابايت". على سبيل المثال، لنأخذ وحدة تحكم بالذاكرة i945 مزودة بأربع وحدات ذاكرة Kingston KHX6400D2/1G، حيث تبلغ سعة كل وحدة 1 جيجابايت . ^{[ 2 ]} تصف Kingston كل وحدة بأنها تتكون من 16 شريحة "64 ميجا × 8 بت"، ولكل شريحة ناقل بيانات بعرض 8 بت. 16 × 8 يساوي 128، وبالتالي، تحتوي كل وحدة على صفين، كل منهما 64 بت. لذا، من وجهة نظر MCH، هناك أربع وحدات سعة كل منها 1 جيجابايت. على مستوى منطقي أعلى، ترى MCH أيضًا قناتين، لكل منهما أربعة صفوف.   

على النقيض من ذلك، تُنفَّذ البنوك ، رغم تشابهها المنطقي مع الرتب، بشكل مختلف تمامًا في الأجهزة المادية. فالبنوك وحدات فرعية داخل شريحة ذاكرة واحدة، بينما الرتب وحدات فرعية تتكون من مجموعة فرعية من الشرائح الموجودة على وحدة نمطية. وكما هو الحال في اختيار الشريحة، يتم اختيار البنوك بواسطة بتات اختيار البنك، وهي جزء من واجهة الذاكرة.

يمكن مواجهة طرق مختلفة لتحديد هندسة الذاكرة، مما يوفر أنواعًا مختلفة من المعلومات.

• DIMM
• قائمة نطاقات تردد الأجهزة
• ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية
• ذاكرة الوصول العشوائي
• تنظيم الذاكرة
• عنوان الذاكرة
• بنك الذاكرة
• تغيير البنك
• ذاكرة وصول عشوائي مزدوجة الجوانب
• بنية القناة المزدوجة
• سجل عنوان الصفحة

• "ذاكرة الوصول العشوائي" ، اللوحة الأم (أسئلة وأجوبة)، مختبرات IXT، 2006.
• الأسئلة الشائعة ، رامبيديا، مؤرشفة من الأصل بتاريخ 16-05-2010.
• "الجزء الأول" ، دليل ذاكرة الوصول العشوائي ، آرس تكنيكا.
• "البنوك" ، ذاكرة الوصول العشوائي ، دليل الكمبيوتر الشخصي.
• KHX6400D2 1G (ملف PDF) (ورقة البيانات)، ذاكرة الوصول العشوائي ذات القيمة، مؤرشفة من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 10-03-2012 ، تم استرجاعها بتاريخ 05-08-2010.
• 307502 (ملف PDF) (ورقة البيانات)، إنتل.