الراوي: في هذا الدرس،
سنتحدث عن ذاكرة الوصول العشوائي، والتي تسمى
ببساطة الذاكرة الموجودة داخل نظامك، وكيف
نتعامل مع تلك الذاكرة.
الآن، أولاً، قبل أن نتحدث عن كيفية التعامل مع الذاكرة،
نحتاج إلى فهم أفضل لمعنى
الذاكرة، وما تفعله
لنا داخل نظام الكمبيوتر لدينا.
الآن، من قبل، عندما تحدثنا عن المعالجات،
تحدثنا عن حقيقة أن المعالج يقوم
بجميع الحسابات، ولكن يجب أن
يكون لديه مكان لتخزين البيانات والتعليمات قبل
أن يقوم بتلك الحسابات.
يوجد داخل المعالج نفسه ذاكرة
عالية السرعة تُعرف باسم ذاكرة
التخزين المؤقت.
مساحة ذاكرة التخزين المؤقت هذه صغيرة
جدًا، ولكنها سريعة للغاية.
الآن، عندما تنفد مساحة ذاكرة التخزين
المؤقت، فإن النوع التالي من الذاكرة الموجودة
في نظامك هو ما نسميه ذاكرة الوصول العشوائي،
أو ذاكرة النظام.
الآن، لا تزال هذه الذاكرة سريعة،
ولكنها ليست بنفس سرعة ذاكرة التخزين المؤقت تلك.
الآن، ما يحدث في النهاية هو أن المعالج سيستخدم
ذاكرة التخزين المؤقت أولاً، وبينما يستخدم
البيانات من تلك الذاكرة النقدية، ستنتقل المعلومات
الجديدة من ذاكرة النظام إلى ذاكرة التخزين المؤقت.
ويستمر في نقل هذا كعملية خط أنابيب، بدءًا من ذاكرة
النظام إلى ذاكرة التخزين المؤقت، ثم
تتم معالجتها وتنفيذها باستخدام وحدة
المعالجة المركزية.
الآن، بالإضافة إلى ذاكرة النظام،
لدينا أيضًا ما يعرف بالتخزين.
والتخزين عبارة عن أشياء مثل محركات الأقراص الثابتة
ومحركات أقراص USB والأقراص المضغوطة وأقراص DVD
وأشياء من هذا القبيل.
ستكون أجهزة التخزين كبيرة السعة
هذه قادرة على تخزين بيانات أكثر
بكثير مما تستطيع الذاكرة،
لكنها أبطأ بكثير.
لذلك، إذا كنت أرغب في تحميل ملف PowerPoint جديد على نظامي، فعادةً
ما يتم تخزينه على القرص الصلب الخاص
بي، وهو جهاز تخزين كبير السعة.
عندما أخبر جهاز الكمبيوتر
الخاص بي بأنني أريد قراءة
ذلك، سيرسل المعالج إشارة إلى القرص
الصلب ويقول، أين توجد
تلك البيانات؟
تنتقل هذه البيانات بعد ذلك من القرص الصلب
إلى ذاكرة النظام.
ومن ذاكرة النظام، يمكن بعد
ذلك إحضار قطع صغيرة منها
إلى ذاكرة التخزين المؤقت ومن
ثم العمل عليها بواسطة المعالج.
هذه هي الطريقة التي يعمل
بها كل هذا معًا داخل نظامك.
لذا، أريدك أن تضع ذلك في الاعتبار عندما
تفكر في الأماكن المختلفة التي يتم
تخزين البيانات فيها في النظام.
لدينا أجهزة تخزين كبيرة السعة،
وهي بمثابة منطقة تخزين دائمة.
عند إيقاف تشغيل الكمبيوتر،
ستظل البيانات الموجودة على أجهزة التخزين
كبيرة السعة موجودة.
ولكن لدينا أيضًا منطقة تخزين مؤقتة تسمى ذاكرة
الوصول العشوائي (RAM)، أو ذاكرة النظام،
وهذه منطقة تعتبر
تخزينًا غير دائم، لأنه عند إيقاف تشغيل
الكمبيوتر، سيتم فقدان كل شيء
في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM).
لذلك، أثناء تعاملنا مع ملفات مختلفة، سنقوم
بوضعها مؤقتًا في ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، وبهذه
الطريقة، يمكننا العمل معها بطريقة أسرع بكثير،
وبعد ذلك عندما ننتهي منها،
سيتم حذفها يتم حفظها مرة أخرى على القرص
الصلب، وهو جهاز التخزين الدائم.
لذلك، عندما تفكر في ذاكرة النظام
أو ذاكرة الوصول العشوائي، المعروفة
باسم ذاكرة الوصول العشوائي
(RAM)، فهذه منطقة ديناميكية ومتغيرة باستمرار، وتعمل بسرعة
كبيرة مقارنةً بأجهزة التخزين كبيرة
السعة لدينا، مثل محركات الأقراص الثابتة
والأقراص المضغوطة.
لإعطائك تشبيهًا لما يبدو عليه
هذا الأمر في العالم
المادي، فكر في مكتبك.
في مكتبك، لديك مكتب، وفي مكتبك،
لديك مساحة كبيرة فقط، ولكن عندما تكون الأشياء
أعلى مكتبك، يمكنك الوصول إليها
بسرعة، لأنها بالفعل في
الخارج، وأنت يمكن الوصول
إليهم ولمسهم.
الآن، بالإضافة إلى الملفات الثلاثة
أو الأربعة التي قد تكون مفتوحة على
مكتبك، ربما يكون
لديك أيضًا مئات الملفات
الموجودة في خزانة الملفات.
الآن، خزانة الملفات هذه تشبه
محرك الأقراص الثابتة لديك، فهي جهاز
تخزين كبير السعة، في حين أن سطح المكتب الخاص
بك يشبه ذاكرة الوصول العشوائي الخاصة بك.
لذلك، عندما تكون الأشياء في ذاكرة
الوصول العشوائي (RAM)، يكون
الوصول إليها أسهل وأسرع،
ويمكنك العمل معها في ذلك الوقت المحدد.
ولكن عندما تنتهي منه، يجب
عليك بعد ذلك طي هذا الملف ووضعه بعيدًا
في خزانة الملفات، بحيث يكون هناك
عندما تحتاج إليه خلال أسبوع، أو أسبوعين،
أو عام من الآن، وهذا يحررك توفير مساحة
أكبر على سطح المكتب لديك لتتمكن من سحب الملفات الأخرى والعمل عليها.
هذا هو بالضبط الغرض من استخدام ذاكرة
الوصول العشوائي (RAM)، إنها هذه
المساحة المؤقتة التي تتغير وتتطور باستمرار.
لذا، نظرًا لأن أجهزة التخزين كبيرة السعة لدينا بطيئة جدًا، فغالبًا ما نرغب في
إضافة المزيد من الأشياء إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، لكن
ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) محدودة.
إذا نظرنا إلى القرص الصلب
الخاص بك، فقد يكون لديك جهاز تخزين
بسعة 500 جيجابايت، أو واحد تيرابايت، أو حتى أربعة تيرابايت، ولكن
عندما تنظر إلى ذاكرتك، قد يكون
لديك ثمانية جيجابايت، أو 16
جيجابايت، أو، إذا كنت
محظوظًا، فربما تصل
المساحة إلى 32 جيجابايت.
هذا يعني أن ذاكرة الوصول العشوائي
(RAM) المتاحة لديك أقل بكثير من تلك الموجودة في القرص الصلب.
لذا، ما تفعله الذاكرة هو أنها
تعمل كذاكرة تخزين مؤقت للقرص.
بهذه الطريقة، يمكننا سحب الملفات من القرص
إلى الذاكرة، والعمل عليها،
ثم استبدالها مرة أخرى
بجهاز التخزين كبير السعة
عندما ننتهي.
يتيح ذلك لذاكرة الوصول العشوائي (RAM) العمل كمنطقة تخزين مؤقتة
أسرع لتلك الأجزاء من البيانات المستخدمة مؤخرًا وشائعة
الاستخدام، من هذا القرص
الصلب، للسماح لنا بإجراء عمليات أسرع.
وذلك لأن ذاكرة الوصول العشوائي
(RAM) ستكون قادرة على البحث عن البيانات
بسرعة كبيرة جدًا،
في حين أن القرص الصلب التقليدي
يجب أن يقوم بتدوير القرص
حتى يجد الجزء الصحيح، ثم
يسحب البيانات منه، وهذا أبطأ
بكثير .
نحن نسمي هذا نظامًا ميكانيكيًا، بينما عندما
نستخدم ذاكرة الوصول العشوائي
(RAM)، فإننا نستخدم نظامًا إلكترونيًا
يمكنه الوصول إلى أي جزء من ذاكرة الوصول
العشوائي (RAM) بسرعة شبه فورية.
وذلك لأن ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)
تعتبر جهازًا ذو حالة صلبة، وليس
هناك أوقات تحميل مفرطة، كما هو الحال مع
الأجهزة الميكانيكية، مثل محرك الأقراص
الثابتة أو أقراص DVD
أو الأقراص المضغوطة أو حتى أقراص Blu-ray.
هذا يعني أنه يمكننا العمل بسرعة كبيرة
جدًا من حيث النانو ثانية،
وهي مليارات من الثانية، في حين أن القرص
الصلب والوسائط المغناطيسية الأخرى
سيتم اعتبارها بطيئة جدًا،
وتعمل في آلاف الثانية، والمعروفة
بالمللي ثانية.
لذا، يمكنك أن ترى أن هناك اختلافًا كبيرًا في السرعة هنا،
ولهذا السبب نريد وضع ملفاتنا في ذاكرة الوصول العشوائي
(RAM) أثناء عملنا عليها.
لذا، ما ستجده، كفني،
هو أن أحد الأشياء
الأكثر شيوعًا التي ستفعلها، عند ترقية
النظام، هو في الواقع ترقية
ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، ورفعها
من أربعة غيغابايت إلى ثمانية غيغابايت، أو ثمانية
غيغابايت إلى 16 غيغابايت، أو 16 غيغابايت
إلى 32 غيغابايت.
من خلال زيادة حجم ذاكرة الوصول
العشوائي (RAM)، يمكنك تسريع نظامك بشكل كبير،
لأنك تزيل هذا الحاجز المتمثل في الاضطرار
إلى قراءة وكتابة أكبر قدر ممكن من البيانات
من القرص الصلب، من خلال القدرة
على فتح المزيد من الملفات، والقدرة على
القيام بذلك المزيد من العمل في أي وقت.
حسنًا، الآن بعد أن تناولنا
أساسيات ذاكرة الوصول العشوائي
(RAM)، ولماذا نحتاج إلى استخدام ذاكرة النظام هذه،
بدلاً من الاعتماد على محرك الأقراص الثابتة الخاص بنا في
كل شيء، من المهم التحدث عن القيود المتعلقة بذاكرة الوصول العشوائي
(RAM)، بناءً على عنوانها.
الآن، عندما يحتاج المعالج
للوصول إلى ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) والحصول
على شيء ما، يُعرف هذا بمخاطبة الذاكرة.
هذا لأنه داخل ذاكرة الوصول العشوائي، ووحدة
التخزين الموجودة بها، كل منها له عنوان
فريد مختلف، وهذه هي الطريقة التي نشير بها إلى
قطعة البيانات التي يتم تخزينها في تلك القطعة
المحددة من ذاكرة الوصول العشوائي.
الآن، بين المعالج، أو
وحدة المعالجة المركزية، والذاكرة،
لدينا شيء يعرف باسم وحدة التحكم في الذاكرة،
وبين وحدة التحكم في الذاكرة
والمعالج، لدينا ناقل.
الآن، أصبحت الحافلة مجرد طريق بالنسبة
لنا لنقل البيانات.
وحدة التحكم في الذاكرة
هذه تشبه تقريبًا شرطي المرور، حيث
تقوم بتوجيه حركة المرور وإخبار وحدة المعالجة المركزية
والمعالج بكيفية الوصول إلى أجزاء مختلفة من الذاكرة.
الآن، عندما تنظر إلى الحافلة،
هناك في الواقع جزأين من الحافلة.
هناك المسار المستخدم للبيانات،
والقدرة على إرسال واستقبال المعلومات،
ثم هناك مسار العنوان أيضًا الذي
يساعدنا على تحديد مكان وجود البيانات
في الذاكرة.
لذلك، عندما تنظر إلى عرض مسار البيانات،
أو ناقل البيانات، فإن
هذا سيحدد مقدار المعلومات التي
يمكن نقلها مع كل دورة على مدار الساعة.
الآن، إذا كنت تستخدم وحدات تحكم في الذاكرة أحادية
القناة، فعادةً ما يكون عرض ناقل البيانات لديك 64 بت، ويحدث
هذا في معظم أجهزة الكمبيوتر الحديثة.
الآن، بالإضافة
إلى ذلك، عندما ننظر إلى ناقل
العناوين، هناك عرض مرتبط بذلك
أيضًا، ويمكن أن يكون إما 32 بت أو 64 بت.
يتم تحديد ذلك من خلال عدد المواقع التي يمكن لوحدة المعالجة
المركزية تتبعها، وتكون قادرة
على الوصول إلى البيانات عن طريق
معالجتها بشكل صحيح.
الآن، إذا كنت تستخدم وحدة معالجة مركزية
32 بت، أو وحدة معالجة مركزية تعتمد على
x86، فستتمكن فقط من استخدام عنوان 32 بت للوصول
إلى البيانات عبر ناقل الذاكرة هذا.
الآن، وبسبب
هذا، لديك حوالي 4 مليارات عنصر يمكن معالجتها،
وهو ما يُعرف بأربعة غيغابايت من البيانات،
وذلك لأن لديك 2 إلى 32 بت متاحة لتتمكن من معالجة
تلك المعلومات.
الآن، إذا كنت تستخدم وحدة معالجة
مركزية 64 بت، من
ناحية أخرى، فلديك موقعان إلى 64 موقعًا محتملاً
للعناوين، وهو
ما يُحسب إلى ما يقرب من 184 كوينتيليون خيارًا ممكنًا.
الآن، فيما يتعلق بالذاكرة،
نسميها 16 إكسابايت من البيانات، وهذا يعني أنه
يمكننا معالجة الكثير من البيانات
إذا كنا نستخدم معالج 64 بت.
لن تستخدم معظم أنظمتنا هذه
الأيام 16 إكسابايت من ذاكرة الوصول العشوائي
(RAM)، لأن ذلك سيكون مكلفًا للغاية،
ولا توجد مساحة كافية حقًا على معظم اللوحات
الأم لتوصيل هذا القدر من الذاكرة،
ولكن هذا هو الحد الأعلى لدينا.
الشيء المهم حقًا هو
أنه إذا كنت تستخدم معالج x86 أو 32
بت، فيمكنك فقط معالجة أربعة
غيغابايت من الذاكرة
كحد أقصى، وهذا يمثل قيدًا كبيرًا للحوسبة
الحديثة، لأن معظم أنظمة التشغيل الحديثة ستتطلب
ما لا يقل عن أربعة غيغابايت من
ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) كحد أدنى لتتمكن
من العمل بشكل كافٍ.
من ناحية أخرى، إذا
كنت تستخدم معالج 64 بت، أو بنية x64،
فهذا يعني أنه يمكنك الوصول إلى أكثر من أربعة
غيغابايت من ذاكرة الوصول العشوائي في وقت واحد، ولهذا السبب
سترى هذا مستخدمًا في
الأنظمة التي تحتوي على 8، 16 أو 32
أو 64 جيجابايت من ذاكرة الوصول العشوائي
(RAM)، لأن لديهم إمكانية الوصول إلى كل
ذاكرة الوصول العشوائي (RAM)، مما يمنحهم
أداءً أفضل بكثير.
وهذا سبب آخر وراء
رغبتك في اختيار معالج 64 بت بدلاً
من معالج 32 بت لمعظم أجهزة
الكمبيوتر والتطبيقات الحديثة.