ذواكر الحاسب من البداية ومستقبل ذواكر DDR4

ذواكر الحاسب...وظيفتها الأساسية وكيفية عملها:

ذاكرة الحاسب RAM أو بمسماها الكامل Random Access Memory هي أشبه بقناة الوصل بين المعالج المركزي CPU وقرص التخزين Hard Disk، حيث يعتمد المعالج عل الذاكرة في إستقبال وإرسال البيانات التي يقوم على معالجتها، بحيث يتم نقل كل bit (وهي أصغر وحدة قياس لحجم البيانات) من القرص إلى الذاكرة التي تقوم بدورها بنقل هذه البيانات إلى المعالج .

إذاً فذواكر الحاسب في النهاية تعتمد على فكرة بسيطة للغاية تتمثل في إيجاد وسيلة نقل للبيانات ما بين المعالج وقرص التخزين. طبعاً فكرة الإعتماد على التوصيل المباشر بين القرص والمعالج ليست واردة على اللإطلاق أو لنقل على الأقل في وقتنا الحالي، فنحن لا نتحدث عن وسيلة لنقل البيانات فقط وإلا كانت هذه الفكرة ممكنة ، وإنما نبحث عن عامل أخر هام لإتمام عملية النقل والمعالجة وهو عامل "السرعة" . فأقراص التخزين وحتى وقتنا الحالي لن تكون قادرة بأي حال على مجاراة سرعة المعالج المركزي، مما جعل إستخدام الذواكر وتخصيصها لأداء هذه المهمة حلاً لمشكلة الفارق الكبير بين سرعات أقراص التخزين والمعالج.

حسناً...بعد معرفة الوظيفة الأساسية للذاكرة بقي أن نتعرف على أنواعها المستخدمة، وسنجد أن المتعارف عليه حالياً هو نوعين من الذاكرة S-RAM وهي إختصار لـ Static RAM و SD-RAM وهي إختصار  Synchronous Dynamic RAM. وقد يشير البعض إلى أنواع أخرى مثل T-RAM و Z-RAM..أو حتى غيرها من أنواع الذواكر المختلفة، ولكن البعض منها لم يستخدم إلى الأن بالإضافة إلى أننا نركز على الأكثر إستخداماً لأجهزة ومنصات الحاسب.

وعلى كلٍّ سنجد أن ذواكر S-RAM هي المستخدمة غالباً وبأحجام صغيرة مع بعض قطع الحاسب، وكمثال على ذلك ذاكرة الكاش المدمجة مع المعالجات المركزية Cache Memory، وتتفوق ذواكر     S-RAM  على النوع الثاني SD-RAM في سرعة الإستجابة والوصول إلى البيانات إلى أنها الأغلى ثمناً كما أنها لا تتوفر بنفس الأحجام التي يمكن لذواكر SD-RAM أن تصل إليها ، لذلك وبسبب عيوب التكلفة المرتفعة ومساحة التخزين القليلة لذواكر S-RAM تم الإعتماد على SD-RAM وتطويرها لصناعة ذواكر الحاسب والتي نعرفها حالياً بذواكر DDR.

الفوارق بين ذواكر الحاسب وأفضلية الأداء:

الأن نحن على أعتاب الحديث عن تفاصيل أدق قليلاً فيما يتعلق بذواكر الحاسب والذي سيعطيك القدرة على التفضيل بين ذاكرة وأخرى، ويظن كثيرٌ من الناس أنها تتم بالإعتماد فقط على عامل واحد يتمثل في حجم الذاكرة نفسها، وينصب تركيز المعظم فيما إن كانت الذاكرة بحجم 4GB أم 8GB.وفي الحقيقة هذا ليس بخطأ، بل عامل الحجم هو فعلأً أحد أهم العوامل التي يتم التركيز عليه في تحديد الذواكر المناسبة لإستخداماتك بشكل عام، ولكن ما أريد الوصول إليه هنا هو التفضيل بين الذواكر حتى المتماثلة في الحجم منها، أي التفضيل بين ذاكرتين يصل حجم كل منها إلى 4GB على سبيل المثال، فكيف تعرف أو تختار الذاكرة الأفضل؟
 لذلك سنتعرف على عاملين أساسيين هما ما سيحددان الفوارق بين ذاكرة وأخرى.
 العامل الأول هو ترددات التشغيل الخاصة بالذاكرة وهي ما تشير مباشرة إلى ما ذكرناه سابقاً عن سرعة عمل الذاكرة، أي أن ترددات التشغيل هي المعنى الأخر المحدد لسرعة تشغيل الذاكرة أو بمعنى أدق سرعة نقل البيانات، وتقاس ترددات التشغيل للذاكرة بوحدة MHz أو يمكن أيضاً توصيفها بوحدة MT/s وهي إختصار Million Transfer Per Second.

حالياً مع ذواكر DDR3 تبدأ ترددات التشغيل لأي ذاكرة من 1066MHz وتصل في أقصى حد لها إلى 3000MHz، وبشكل عام يعد تردد 1600MHz والمصاحب لمعظم الذواكر هو تردد جيد وملائم لأغلب فئات المستخدمين لأجهزة الحاسب، أما ما هو أعلى من ذلك كترددات 2133MHz أو 2400Mhz فهي تخص فئات المحترفين بشكل أكبر، كهواة التصميم Graphic Designers ومحبي الألعاب Gamers.

أما العامل الثاني  هنا يعرف بتواقيت التشغيل للذاكرة Timings، وهي تشير إلى الوقت الذي تستغرقه الذاكرة في كل عملية والتي تليها لإتمام دورة كاملة Cycle والتي تعرف أيضاً بالنبضة Clock، وبالطبع كلما إنخفضت قيم هذه التواقيت دل ذلك على سرعة إستجابة الذاكرة وقدرتها على إتمام دورتها الكاملة بشكل أسرع.

  وتأتي التواقيت في صورة أربعة أرقام عادة مثل 24-9-9-9 أو 30-11-11-10، كل رقم من هذه الأرقام هو ما تستغرقه الذاكرة في إتمام خطوة من خطوات دورتها الكاملة، ولن ندخل في تفاصيل معقدة أكثر من ذلك ولكن سنركز فقط على الرقم الأول من هذه التواقيت والذي يعبر إلى قيمة CAS Latency بالذاكرة  و هو يعد الأهم دائماً في تحديد الأفضلية بين ذاكرة وأخرى، لذلك تضعه الشركات للدلالة على التواقيت بشكل عام مسبوقاً بـرمز CL وهي إختصار لكلمة Clock، ولتوضيح ذلك فيمكن الإستدلال على التواقيت بالمثال الأول في شكل CL9، وفي المثال الثاني تصبح CL10 .

وعموماً فعامل التواقيت في الذاكرة هام بكل تأكيد ولكن لازالت الأولوية تُعطَى للترددات، فذاكرة قادمة بتواقيت CL11 على سبيل المثال ولكن يمكنها العمل بتردد 2400Mhz، هي أفضل أداءاً من ذاكرة أخرى بتواقيت CL7 وبتردد 1600MHz، أي أن أفضلية الترددات تسبق التواقيت في الحكم بين ذاكرة وأخرى.

الإختلافات بين الذواكر ودعمها لمنصات الحاسب :
                         

حان الوقت للإنتقال إلى الجزء الأبرز في مقال اليوم والحديث عن واحدة من أهم فوارق الذاكرة التي يلاحظها الجميع مع تطور منصات الحاسب، فكثير منا عاصر فترة الإنتقال من ذواكر DDR إلى DDR2 ثم القفز إلى ذواكر DDR3 والمستمرة منذ عام 2007 وحتى الان  ، الفكرة هنا أنه بالرغم من أن التطور الحاصل جعل من التغيير إلى ذواكر DDR3 أمراً لازماً، إلى أن قليل منا إهتم فعلاً بمعرفة مدى الإختلاف بين الذواكر التي إستخدمناها سابقاً كذواكر DDR و DDR2 وبين الذواكر الحديثة DDR3  وما نحن على وشك التعامل معه في المستقبل وذواكر DDR4.

مبدئياً فكرة التطور في ذواكر الحاسب تركز على عدة أمور، أهمها زيادة معدل النقل للذاكرة وأحجام التخزين الخاصة بها، وأيضاً العمل على إستخدام أقل قدر ممكن لقيمة الفولت الداخل وذلك من أجل التوفير في إستهلاك الطاقة والخفض من درجة الحرارة الناشئة عند التشغيل،وسنركز أولاً على التغير الحاصل للذواكر لتحسين معدلات النقل Data Rate Transfer وسنهتم بعاملين أساسيين نرى تأثيرهما بوضوح في هذا الأمر.

العامل الأول  هو عدد قنوات التوصيل بين الذاكرة وبين شق DIMM الموجود بلوحة الحاسب الرئيسية أو ما تعرف بـ Pins، أما العامل الثاني فهو ببساطة سرعة التشغيل للذاكرة والمتمثل في قيمة التردد كما أوضحنا منذ قليل. فعلى سبيل المثال ذواكر DDR1 الصادرة في عام 2000 جاءت بعدد 184Pin مع ترددات تشغيل تصل إلى 400MHz فقط وبأحجام تصل في أقصاها 512MB بالإضافة إلى إستخدامها لقيمة فولت مرتفعة تقدر بـ 2.5v.

إختلف الأمر في عام 2003 عند صدور ذواكر DDR2 برفع عدد قنوات التوصيل إلى 240Pin ورفع ترددات التشغيل إلى 800MHz مع الوصول إلى أحجام 2GB من الذاكرة المثبتة وكل ذلك مع العمل على فولتية أقل 1.8v، ثم رأينا بعدها قفزة جديدة مع عام 2007 في ذواكر DDR3 والتي نعاصرها حتى اللحظة والتي وصلت معها أحجام الذاكرة إلى 8GB مع ترددات تشغيل تصل إلى 3000MHz (كان التوقع لها الوقوف عند 2133MHz) مع تخفيض لقيمة الفولت كذلك إلى 1.5v...ولكنها ظلت محتفظة بنفس عدد قنوات التوصيل لذاكرة DDR2 وهي 240Pin.

...إلى هنا كانت قد توقفت عجلة التطور في ذواكر الحاسب إلى أن تم الإعلان وأخيرا عن ذواكر DDR4 وبعد 7 سنوات تقريباً من أخر ذاكرة صدرت DDR3، ليس لدينا أي معلومات عن كيفية أداء هذه الذاكرة ولكن لازالت أساليب التطور هي نفسها، فأولاً سيتم زيادة عدد قنوات التوصيل لتصيل إلى 284Pin وستبدأ ترددات ذواكر DDR4 من 2133MHz وتصل في أقصاها إلى 4266MHz، وكالعادة أيضاً نرى تخفيضاً في قيمة الفولت الداخل ليتراوح ما بين 1.05v-1.2v.

مستقبل ذواكر DDR4 لمنصات الحاسب:

إلى هنا نكون قد وصلنا للختام تقريباً ويبقى أن نسأل الأن"هل فعلاً سنرى في ذواكر DDR4 ما يستحق الإنتظار لمدة 7 سنوات كاملة؟"، الإجابة ليست معلومة إلى الأن فلم تصدر الذواكر إلى العلن حتى اللحظة ولكن المتوقع مع ذواكر DDR4  أن تعطي ضعف ما تقدمه ذواكر DDR3 حالياً من أداء، بالإضافة إلى زيادة مساحات الذاكرة المستخدمة إلى ثلاثة أضعافها تقريباً، ومع تأكيدات صدور هذه الذواكر لأصحاب الأجهزة الخدمية أولاً فإلى جانب المميزات السابقة سيعد تخفيض الفولت المستهلك أمراً هاماً للغاية لملاك هذا النوع من الحسابات.

أما بالنسبة لسيطرة الذواكر على سوق المستهلكين العاديين فالأمر ليس بيد أحد، فالإنتقال إلى ذواكر DDR4 سيتحول مع الوقت إلى أمر إلزامي كسابق تعاملاتنا مع الأجيال الماضية، وننتظر فقط أن يبدأ مصنعي المعالجات المركزية في توفير الدعم الكامل لهذه الذواكر لينتقل الأمر مباشرة إلى مصنعي اللوحات الرئيسية لتجد نفسك فجأة مضطراً إلى توفير ذاكرة من نوع DDR4، وعلى كلٍّ فهذا التحول لن يأتي إليك فجأة...فالتوقعات تقول بأن ذواكر DDR4 ستسيطر على نسبة 5% فقط من سوق الذواكر في بداية إنطلاقتها والمتوقعة بنهاية العام الجاري، وستقفز هذه النسبة إلى 50% أي نصف إستهلاك السوق من الذواكر في خلال عام 2016.