همانطور که دستورالعمل ها و به طور کلی برنامه ها بایستی در حافظه RAM سیستم بارگذاری شوند، تا ما بتوانیم از آنها استفاده کنیم، Register ها یا ثبات های حافظه پردازنده نیز از این قاعده مستثنی نیستند. بدین معنی که پردازنده کامپیوتر برای اینکه بتواند، پردازش های خود را روی دستورالعمل ها انجام دهد، بایستی در یک مکانی آن کار ها را انجام دهد. و آن مکان ها جایی نیست جز، Register یا ثبات های حافظه پردازنده یا CPU سیستم. Register ها یا ثبات های حافظه پردازنده یک کامپیوتر، برای ذخیره و انتقال داده ها، و دستورالعمل ها با سرعت بسیار بالا مورد استفاده قرار میگیرد.

همانطور که میدانید CPU کامیپوتر، قطع به یقین یکی از مهم ترین و پیچیده ترین اجزاء یک کامپیوتر محسوب میشود، و طبیعتاََ یک سخت افزار تک منظوره و یک بعدی نیست، و وظایف متعددی بر عهده دارد. از این رو Register در پردازنده دارای انواع مختلفی است که هر کدام به نوبه خود در امر هندل و پردازش کردن دستورالعمل ها، برای CPU بسیار مهم و اجتناب ناپذیر است. همانطور که احتمالاََ حدس میزنید، حافظه های Register پردازنده از سریعترین حافظه های یک کامپیوتر به شمار میرود. (حتی سریعتر از حافظه کش L1 پردازنده)، زیرا CPU برای انجام پردازش های خود، بر روی دستورالعمل ها، دستورالعمل ها را در حافظه Register ذخیره میکند و سپس روی آنها پردازش را انجام میدهد. Register های پردازنده به طور کلی 3 وظیفه به نام های: Decode ،Fetch و Execute را در امر پردازش دستورات بر عهده دارد که در زیر به توضیح هر کدام میپردازیم.

1- Fetch یا واکشی داده ها : عملیات Fetch عبارتست از: گرفتن دستورالعمل هایی که توسط کاربر به کامپیوتر داده میشود، و همچنین واکشی یا Fetch کردن دستورالعمل ها توسط Register ها، از حافظه RAM سیستم، به منظور انجام پردازش روی دستورالعمل ها.

2- Decode یا کدگشائی دستورالعمل ها : عملیات Decoding دستورالعمل ها بدین منظور است که، دستورالعمل ها به Command ها یا دستورات ترجمه شوند تا توسط واحد ALU قابل اجرا باشند. واحدی که بر عملیات Decoding دستورالعمل ها نظارت دارد واحد CU یا همان واحد کنترل در CPU میباشد.

3- Execute یا اجرای دستورات : همانطور که گفتیم دستورات به وسیله واحد ALU پردازنده انجام میشود. بعد از اجرا نمودن دستورات توسط واحد منطقی ALU، نتیجه در حافظه RAM سیستم ذخیره میشود، تا بتوانیم از نتیجه دستورات مان استفاده کنیم.

همانطور که گفتیم Register ها دارای انواع و اقسام مختلفی هستند که هر کدام وظیفه خاص خود را بر عهده دارد. در زیر به معرفی هر کدام از Register ها میپردازیم.

Memory Address Register یا MAR

این Register همانطور که از نامش نیز پیداست، آدرس های حافظه از داده ها و دستورالعمل ها را در خود نگه میدارد. این Register برای دسترسی به داده ها و دستورالعمل ها، از حافظه RAM در طی اجرا شدن دستورالعمل ها مورد استفاده قرار میگیرد. فرض کنید CPU میخواهد برخی از داده ها را در حافظه RAM ذخیره کند و یا بر عکس، میخواهد داده هایی را از حافظه RAM فراخوانی کند CPU در این گونه مواقع می آید و آدرس های داده هایی که در حافظه RAM بایستی قرار بگیرد را در رجیستر MAR به صورت موقت ذخیره میکند. زیرا اگر این گونه نبود CPU نمیدانست که دستورالعمل ها در کدام مکان از حافظه RAM بایستی ذخیره شوند. پس اگر منطقی به این قضیه فکر کنیم وجود رجیستری به نام MAR الزامی است.

Program Counter یا PC

رجیستر Program Counter یا به اختصار PC، رجیستری است که به آن Instruction Pointer یا IP نیز میگویند. به این رجیستر گاهاََ Instruction Address Register نیز گفته میشود. این رجیستر مسیر آدرس حافظه دستورالعملی که بعد از تمام شدن پردازش دستورالعمل فعلی بایستی مورد پردازش قرار بگیرد را در خود ذخیره میکند. به عبارت دیگر این Register تا زمانیکه پردازش روی دستورالعمل فعلی به اتمام نرسیده است آدرس حافظه دستورالعمل بعدی را در خود نگه میدارد.

Accumulator Register یا AC

این Register برای ذخیره سازی نتایج دستوراتی که توسط واحد ALU پردازنده سیستم انجام شده است مورد استفاده قرار میگیرد. هنگامی که CPU دستورات را مورد پردازش قرار داد و تمام شد نتیجه دستورات در رجیستر AC به صورت موقت ذخیره میگردد. به Accumulator Register در اصطلاح فنی AX نیز میگویند.

Memory Data Register یا MDR

این Register یکی از مهم ترین رجیستر های CPU است رجیستر MDR، رجیستر واحد CU، از پردازنده میباشد و شامل اطلاعاتی است که باید در حافظه RAM سیستم یا سایر حافظه ها ذخیره شود، همچنین این رجیستر میتواند شامل داده هایی باشد که با عملیات Fetch یا واکشی داده ها از یک دستگاه ذخیره سازی بدست آمده باشد. رجیستر، MDR همانند بافر عمل میکند و شامل کپی اطلاعاتی است، که از حافظه RAM طی عملیات Fetch به این رجیستر منتقل شده است تا توسط CPU مورد پردازش قرار گیرد. توجه کنید که MDR شامل اطلاعاتی است که هنوز توسط دیکدر های پردازنده Decode نشده اند.

رجیستر MDR شامل اطلاعاتی مانند، آدرس هایی از حافظه است که در حافظه RAM نوشته یا خوانده شده اند. به عنوان مثال برای واکشی داده هایی از سلول 123 ( به باینری )، ما مقدار 123 (به باینری)، را در رجیستر MAR بارگزاری میکنیم و عملیات Fetch را انجام میدهیم. وقتی عملیات Fetch تمام شد یک کپی از داده های سلول 123 در رجیستر MDR بایستی نوشته شود. یا به عنوان مثال دیگر، برای ذخیره سازی مقدار 98 ( به باینری )، در سلول 4 در حافظه بایستی آدرس داده های ذخیره شده در سلول 4 حافظه RAM را در رجیستر MAR بارگزاری کنیم و داده های این سلول را در رجیستر MDR ، و سپس عملیات ذخیره سازی را انجام دهیم. وقتی عملیات Fetch به انجام رسید، محتویات سلول 4 حافظه RAM با مقدار 98 پر خواهد شد. رجیستر MDR یک رجیستر دو طرفه است، به این معنی که داده ها از حافظه Fetch یا واکشی میشوند و در رجیستر MDR ذخیره میشود، که در حقیقت در یک جهت در این رجیستر نوشته شده است. زمانیکه دستورالعملی میخواهد نوشته شود بایستی داده ها در رجیستر MDR نوشته شوند و سپس در حافظه RAM ذخیره شوند.

Index Register

این رجیستر در پردازنده اعداد یا مقادیری را در خود نگه داری می کند که میتواند، از بخشی از آدرس یک دستورالعمل کم یا به آن اضافه شود تا به یک آدرس مؤثر و کارامد تبدیل شود. به Index Register اغلب Base Register نیز گفته میشود. Index Register در پردازنده کامپیوتر رجیستری است، که برای تغییر دادن آدرس های عملوند در طول اجرای یک برنامه مورد استفاده قرار میگیرد. به Index Register در اصطلاح فنی BX نیز میگویند.

Memory Buffer Register یا MBR

این Register محتویات داده، یا دستورالعمل هایی که از حافظه خوانده، یا روی آن نوشته میشوند را در خود نگهداری میکند. به عبارت دیگر این رجیستر برای ذخیره سازی داده ها یا دستورالعمل هایی که از حافظه فراخوانی شده یا روی آن بارگذاری میشوند، مورد استفاده قرار میگیرد. رجیستر MBR همان رجیستر MDR است و تفاوتی با هم ندارند.

Data Register

این رجیستر برای ذخیره سازی موقتی داده هایی که از دستگاه های ذخیره سازی خوانده یا نوشته میشوند مورد استفاده قرار میگیرد. به Data Register در اصطلاح فنی DX نیز میگویند.

وقتی صحبت از کامپیوتر می‌شود، ناخودآگاه فکر می‌کنیم عدد و رقم‌های مربوط به پردازنده، رم و گرافیک باید زیاد باشند تا آن سیستم، کارایی و قدرت بیشتری داشته باشد. اما آیا واقعا این‌طور است؟

در این مقاله می‌خواهیم به‌طور ویژه در مورد حافظه رم (RAM) کامپیوتر‌ها صحبت کنیم و ببینیم آیا هنگام خرید فقط باید به میزان حافظه توجه کنیم یا این‌که فاکتور دیگری وجود دارد که اهمیت داشته باشد؟

یکی از اصلی‌ترین و کلیدی‌ترین فاکتور‌ها در انتخاب حافظه رم برای کامپیوتر، سرعت آن است. اما سرعت رم دقیقاً به چه معنا است و مهم‌تر از آن، چگونه این مشخصه را هنگام خرید سیستم کامپیوتر در کنار دیگر مشخصه‌ها، در نظر داشته باشیم؟

معنای رده‌بندی‌های مختلف سرعت رم چیست؟

سرعت رم به‌طور خلاصه به معنای حجم انتقال داده در یک زمان مشخص است. این عدد هرچه بیشتر باشد، به این معنی است که حافظه رم با سرعت بیشتری می‌تواند اطلاعات را وارد خود کند و انتقال دهد. فرمول نمایش سرعت در ورژن‌های مختلف DDR تفاوت‌های اندکی دارد.

این عدد نشان‌دهنده سرعت کلاک (مانند آنچه در پردازنده‌ها داریم) نیست و مجموعه‌ای از مشخصات سخت‌افزاری را در یکدیگر ادغام می‌کند و نتیجه کلی را نشان می‌دهد. اما این عامل، صورت مسئله را تغییر نمی‌دهد؛ هر چه بیشتر باشد، سریع‌تر است.

تا به این‌جا همه چیز ساده است. اوضاع وقتی پیچیده‌تر می‌شود که تعدادی اصطلاح و رده‌بندی تخصصی دیگر نیز روی حافظه رم درج می‌شود. تقریبا در اکثر موارد سرعت رم با استفاده از عبارت DDR سنجیده می‌شود. همچنین ممکن است استاندارد‌هایی مانند PC2/PC3/PC4 را مشاهده کنید. این عبارت‌ها معمولا پس از استاندارد مربوط به نسل سخت‌افزار نوشته می‌شوند؛ DDR3 1600 RAM همان PC3 12800 است و DDR4 2400 RAM همان PC4 19200 و همین‌طور ادامه پیدا می‌کند.

دلیل چنین استاندارد‌های دوگانه‌ای به ساختار بیت و بایت در واحد داده‌ها بازمی‌گردد – یک بایت مساوی‌ است با ۸ بیت. پس اگر عدد اول DDR 1600 باشد که با واحد میلیون بایت بر ثانیه سنجیده می‌شود، عدد دوم PC3 12800 خواهد بود که واحدش میلیون بیت بر ثانیه است. ۱۲۸۰۰ را اگر بر ۸ تقسیم کنیم به عدد ۱۶۰۰ خواهیم رسید. پس می‌بینیم که یک مورد ثابت را با دو استاندارد مختلف بیان می‌کنند.

برای اینکه سردرگم نشوید بهتر است همان DDR2/3/4 را معیار قرار دهید.

تایمینگ رم به چه معنا است؟

علاوه بر رده‌بندی سرعت، روی حافظه‌های رم اعداد دیگری نیز مشاهده خواهید کرد که مربوط به تایمینگ آن هستند. این اعداد قالبی مشابه 5-5-5-15 یا 8-8-8-24 دارند. این رده‌بندی مربوط به مباحثی پیشرفته و تخصصی در زمینه علوم داده می‌شود که در این مقاله فقط به زبان ساده اشاره خواهیم کرد و وارد جزئیات نخواهیم شد. پس قبل از همه چیز به‌طور خلاصه این را بدانید مجموعه اعدادی که گفتیم، Latency نامیده می‌شوند.

Latency نشان‌دهنده‌ی این است که رم با چه سرعتی می‌تواند به سخت‌افزار خودش دسترسی داشته باشد. این سرعت هر چه کمتر باشد بهتر است و نشان می‌دهد دسترسی به اطلاعات سریع‌تر انجام می‌شود.

طبیعی است که هرچه ‌Latency بالایی داشته باشید، قیمت رم شما نیز بالاتر خواهد بود. این فاکتور به همراه سرعت کلاک رم، قابل دستکاری هستند و بعضاً می‌شنویم که کاربران حرفه‌ای چنین کاری انجام می‌دهند.

تفاوت در Latency مدل‌های مختلف به قدری نامحسوس است که تنها در سطح سازمان‌های بزرگ با سرور‌های عظیم اهمیت می‌یابد. پس شما به‌عنوان کاربر عادی یک کامپیوتر ساده لازم نیست زیاد در موردش وسواس به خرج دهید.

این‌ها چه تأثیری روی کامپیوتر شما خواهند داشت؟

صادقانه بگوییم، تأثیر زیادی ندارد. با اینکه فاکتور‌های عنوان‌شده سرعت سیستم شما را بالاتر خواهند برد؛ اما این افزایش به حدی نخواهد بود که چیزی احساس کنید و از هزینه اضافه‌ای که کرده‌اید خشنود شوید.

شاید داشتن رم سریع‌تر در تعدادی از بنچمارک‌های تخصصی، سیستم شما را جلو بیندازد؛ اما وقتی صحبت از کارایی بالا برای استفاده‌های عادی می‌شود، تنها عامل مؤثر و ملموس، داشتن رم بیشتر خواهد بود.

پس اگر تصمیم به خرید حافظه رم گرفته‌اید و بین دو مدل ۸ گیگابایتی DDR4 با سرعت ۳۲۰۰ یا مدل ۱۶ گیگابایتی DDR4 با سرعت ۲۴۰۰ مردد ماندید، بدون شک سراغ گزینه دوم بروید. به فکر افزایش کلاک رم نیز نباشید چون ارزش زحمت‌هایتان را ندارد.

برای گیمینگ نیز همین مسئله صادق است. اگر سیستم شما دارای کارت گرافیک مجزا باشد،‌ اجرای بازی‌ها به حافظه کارت گرافیک (به نام GDDR) وابسته خواهند بود.

به این نکته توجه داشته باشید که حافظه کارت گرافیک بخشی جدانشدنی از آن است و پس از خرید قابل ارتقاء نیست. پس در این مورد هم موقع خرید توجه داشته باشید که بیشترین حافظه را بخرید، نه سریع‌ترین.

سرعت بالای رم در سیستم‌هایی که گرافیک آن‌بورد دارند اندکی اهمیت پیدا می‌کند و موجب بهبود جلوه‌های بصری می‌شود. دلیلش هم این است که کارت گرافیک برای خود حافظه مجزا ندارد و برای پردازش‌های گرافیکی از حافظه رم سیستم استفاده می‌کند. غیر از این مورد، برای کاربران عادی اهمیت چندانی ندارد که سرعت رم زیاد باشد یا کم.

تفاوت بین DDR2 ،‌DDR3 و DDR4

حافظه‌های رم نسل‌های مختلفی دارند. هر چه نسل یک حافظه جدید‌تر باشد، سرعت دسترسی به اطلاعات نیز در آن افزایش پیدا می‌کند.

استاندارد DDR که مخفف Double Data Rate به معنی «سرعت دیتای دو برابر» است، در سال ۲۰۰۰ به جای استاندارد Single Data Rate معرفی شد و اکنون پس از گذشت ۱۷ سال به ورژن DDR4 رسیده‌ایم. استاندارد DDR3 که در سال ۲۰۰۷ معرفی شد، هم‌اکنون در سیستم‌های قدیمی وجود دارد و استفاده می‌شود.

هرچه جلوتر می‌رویم این استانداردها پیشرفت می‌کنند و سرعت بالاتری برای حافظه‌های رم به ارمغان می‌آورند. اما نکته مهم اینجا است که هیچ استانداردی قابلیت تطبیق‌پذیری با استاندارد بالاتر یا پایین‌تر از خود ندارد. به‌عنوان مثال اگر لپ‌تاپ یا مادربورد شما دارای استاندارد DDR3 باشد، نمی‌توانید رم‌های DDR2 یا DDR4‌ را روی آن نصب کنید.

اما در مورد سرعت‌های مختلف این‌طور نیست. شما می‌توانید بدون هیچ مشکلی از یک رم با سرعتی پایین‌تر از سقف مجاز مادربورد استفاده کنید. مثلا در یک مادربورد DDR4 که تا سرعت ۳۶۰۰ مگاهرتز را پشتیبانی می‌کند، می‌توانید رم DDR4 ۲۴۰۰ مگاهرتزی نیز نصب کنید.

هنگام نصب سخت‌افزار مختلف اگر متوجه شدید رده‌بندی‌های متفاوتی شبیه مثال بالا دارند، نیازی به نگرانی نیست. مادربرد شما به حدی هوشمند هست که بتواند بین قسمت‌های مختلف هماهنگی ایجاد کند.