وحدة تحكم الذاكرة

وحدة التحكم بالذاكرة ، والمعروفة أيضًا باسم وحدة التحكم بشريحة الذاكرة ( MCC ) أو وحدة التحكم بالذاكرة ( MCU )، هي دائرة رقمية تدير تدفق البيانات من وإلى الذاكرة الرئيسية للحاسوب . ^{[ 1 ] [ 2 ]} عندما يتم دمج وحدة التحكم بالذاكرة في شريحة أخرى، مثل جزء لا يتجزأ من المعالج الدقيق ، فإنها تسمى عادةً وحدة التحكم بالذاكرة المتكاملة ( IMC ).

تحتوي وحدات التحكم بالذاكرة على المنطق اللازم للقراءة والكتابة في ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM)، ولتوفير تحديث الذاكرة الأساسي ووظائف أخرى. تتم القراءة والكتابة في ذاكرة DRAM عن طريق تحديد عناوين بيانات الصف والعمود كمدخلات لدائرة المضاعف ، حيث يستخدم مُزيل المضاعفة في ذاكرة DRAM المدخلات المُحوّلة لتحديد موقع الذاكرة الصحيح وإعادة البيانات، والتي تُمرر بعد ذلك مرة أخرى عبر مُضاعف لدمج البيانات بهدف تقليل عرض ناقل البيانات المطلوب للعملية. يتراوح عرض ناقل البيانات لوحدات التحكم بالذاكرة من 8 بت في الأنظمة القديمة إلى 512 بت في الأنظمة الأكثر تعقيدًا، حيث تُنفذ عادةً كأربع وحدات تحكم بالذاكرة متزامنة 64 بت تعمل بالتوازي، على الرغم من أن بعضها يعمل بوحدتي تحكم بالذاكرة 64 بت للوصول إلى جهاز ذاكرة 128 بت .

تتضمن بعض وحدات التحكم بالذاكرة، مثل تلك المدمجة في معالجات PowerQUICC II، أجهزةً لاكتشاف الأخطاء وتصحيحها . ^{[ 3 ]} كما أن العديد من المعالجات الحديثة مزودة بوحدة إدارة ذاكرة مدمجة (MMU)، والتي تُنفذ في العديد من أنظمة التشغيل العنونة الافتراضية . في معالجات x86-32 القديمة، تكون وحدة إدارة الذاكرة مدمجة في وحدة المعالجة المركزية، ولكن وحدة التحكم بالذاكرة عادةً ما تكون جزءًا من الجسر الشمالي . ^{[ 4 ]}

تحتوي أجهزة الكمبيوتر القديمة التي تعمل بمعالجات إنتل وباور بي سي على رقائق تحكم بالذاكرة منفصلة عن المعالج الرئيسي. وغالبًا ما تكون هذه الرقائق مدمجة في الجسر الشمالي للكمبيوتر، والذي يُطلق عليه أحيانًا مركز تحكم الذاكرة.

تستخدم معظم المعالجات الدقيقة الحديثة لأجهزة سطح المكتب أو محطات العمل وحدة تحكم ذاكرة مدمجة ( IMC )، بما في ذلك معالجات إنتل وإيه إم دي ، وتلك المبنية على معمارية ARM . قبل معالج K8 (حوالي عام 2003)، كانت معالجات AMD مزودة بوحدة تحكم ذاكرة مدمجة في الجسر الشمالي للوحة الأم . في معالج K8 وما بعده، استخدمت AMD وحدة تحكم ذاكرة مدمجة. ^{[ 5 ]} وبالمثل، حتى معالج Nehalem (حوالي عام 2008)، استخدمت معالجات إنتل وحدات تحكم ذاكرة مدمجة في الجسر الشمالي للوحة الأم. ثم تحول معالج Nehalem وما بعده إلى وحدة تحكم ذاكرة مدمجة. ^{[ 6 ]} ومن الأمثلة الأخرى على معمارية المعالجات الدقيقة التي تستخدم وحدات تحكم ذاكرة مدمجة : معالج Fermi من إنفيديا ، ومعالج POWER5 من آي بي إم ، ومعالج UltraSPARC T1 من صن مايكروسيستمز .

على الرغم من أن وحدة التحكم المدمجة بالذاكرة قادرة على تحسين أداء النظام، كتقليل زمن استجابة الذاكرة مثلاً ، إلا أنها تُقيد المعالج الدقيق بنوع (أو أنواع) محددة من الذاكرة، مما يستلزم إعادة تصميمه لدعم تقنيات الذاكرة الأحدث. عند طرح ذاكرة DDR2 SDRAM ، أصدرت AMD معالجات Athlon 64 جديدة . تستخدم هذه الطرازات الجديدة، المزودة بوحدة تحكم DDR2، مقبسًا مختلفًا (يُعرف باسم Socket 754 )، لذا فهي لا تتوافق إلا مع اللوحات الأم المصممة لهذا النوع الجديد من ذاكرة الوصول العشوائي. عندما لا تكون وحدة التحكم بالذاكرة مدمجة في المعالج، يمكن تثبيت نفس المعالج على لوحة أم جديدة، مع جسر شمالي مُحدَّث لاستخدام ذاكرة أحدث.

بعض المعالجات الدقيقة في التسعينيات، مثل DEC Alpha 21066 و HP PA-7300LC ، كانت تحتوي على وحدات تحكم مدمجة في الذاكرة؛ ومع ذلك، بدلاً من تحقيق مكاسب في الأداء، تم تنفيذ ذلك لتقليل تكلفة الأنظمة عن طريق إلغاء الحاجة إلى وحدة تحكم خارجية في الذاكرة.

صُممت بعض وحدات المعالجة المركزية بحيث تكون وحدات التحكم بالذاكرة فيها مكونات خارجية منفصلة عن مجموعة الشرائح. ومن الأمثلة على ذلك معالج IBM POWER8 ، الذي يستخدم رقائق Centaur خارجية تُركّب على وحدات DIMM وتعمل كمخازن مؤقتة للذاكرة، ورقائق ذاكرة تخزين مؤقت من المستوى الرابع (L4) ، ووحدات تحكم فعلية بالذاكرة. استخدم الإصدار الأول من رقاقة Centaur ذاكرة DDR3، ولكن تم إصدار نسخة محدثة لاحقًا تدعم ذاكرة DDR4. ^{[ 7 ]}

تحتوي بعض وحدات التحكم التجريبية في الذاكرة على مستوى ثانٍ من ترجمة العناوين، بالإضافة إلى المستوى الأول من ترجمة العناوين الذي تقوم به وحدة إدارة الذاكرة في وحدة المعالجة المركزية لتحسين أداء الذاكرة المؤقتة والناقل. ^{[ 8 ]}

تُوفر وحدات التحكم بالذاكرة المُدمجة في بعض معالجات Intel Core ميزة تشويش الذاكرة ، التي تُحوّل بيانات المستخدم المكتوبة في الذاكرة الرئيسية إلى أنماط شبه عشوائية . ^{[ 9 ] [ 10 ]} يُمكن لتشويش الذاكرة أن يمنع التحليل الجنائي وتحليل الهندسة العكسية القائم على بقايا بيانات DRAM، وذلك بتعطيل أنواع مختلفة من هجمات إعادة التشغيل البارد . في الممارسة الحالية، لم يتحقق ذلك؛ إذ صُمم تشويش الذاكرة لمعالجة المشاكل الكهربائية المتعلقة بـ DRAM فقط. تُعالج معايير تشويش الذاكرة التي ظهرت في أواخر العقد الأول من الألفية الثانية قضايا أمنية، ولكنها ليست آمنة تشفيرياً، وليست متاحة للمراجعة أو التحليل العام. ^{[ 11 ]}

تعتمد كل من ASUS و Intel معاييرها الخاصة لتشفير الذاكرة. وتتيح لوحات ASUS الأم للمستخدم اختيار معيار تشفير الذاكرة الذي يرغب باستخدامه (ASUS أو Intel) أو تعطيل هذه الميزة تمامًا.

• وحدة توليد العناوين
• مسح الذاكرة
• وحدة تحكم التخزين

• ورقة بيضاء حول ذاكرة DDR ثنائية القناة من شركة Infineon/Kingston (مورد ذاكرة) على موقع Wayback Machine (أرشيف بتاريخ 29-09-2011) – تشرح وحدات التحكم في الذاكرة ثنائية القناة، وكيفية استخدامها 
• مقدمة إلى وحدة التحكم في الذاكرة
• دليل إنتل حول أوضاع الذاكرة أحادية القناة ومتعددة القنوات
• ما هو متحكم الذاكرة وكيف يعمل؟
• ما هو متحكم الذاكرة؟
• وحدات التحكم بالذاكرة: تاريخها وكيفية عملها [ sic ]
• ذاكرة الفلاش: أنواعها وتاريخ تطورها