ما المقصود بوحدة الذاكرة المزدوجة المضمنة (DIMM)

تتصل وحدات DIMM باللوحة الأم عبر موصل مزدوج الجوانب، مما يوفّر معدل نقل بيانات أصلي بعرض 64 بت، وهو أسرع وأكثر كفاءة بطبيعته مقارنة بتقنيات نقل البيانات السابقة مثل وحدة الذاكرة الأحادية المضمنة (SIMM).

تتوفر وحدات DIMM بأشكال وتكوينات متعددة، معظمها موحّد من خلال مجلس هندسة الأجهزة الإلكترونية المشتركة (JEDEC) لتلائم فتحات DIMM القياسية — حيث تتطلب أجهزة الحاسوب الشخصية عادة وحدة DIMM بطول 133.35 مم (5.25 إنش)، بينما تستخدم أجهزة الكمبيوتر المحمولة إصدارًا أصغر يُعرف باسم وحدة DIMM صغيرة الحجم (SO-DIMM) بطول 67.6 مم (2.66 بوصة). وبالإضافة إلى الأبعاد الفيزيائية للمكوّن، تتوفر وحدات DIMM بعدة أنواع من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM).

وتُستخدم على نطاق واسع في محطات العمل الحديثة. ويعتمد النوع الأنسب من وحدات DIMM لأي جهاز معين على القيود الفيزيائية للأجهزة والغرض من استخدامها.

تُعد وحدة DIMM نوعًا من وحدات ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) تستخدم موصلًا مخصصًا لإضافة عدة شرائح RAM إلى النظام الحاسوبي، مما يساهم في تعزيز أداء وحدة المعالجة المركزية (CPU) ومعدلات نقل البيانات دون زيادة في استهلاك الطاقة. تُستخدم ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) في أجهزة الكمبيوتر لتخزين البيانات مؤقتًا أثناء تنفيذ العمليات الحاسوبية في الوقت الفعلي. وتحتاج التطبيقات المتطلبة، مثل تحرير الفيديو الرقمي أو ألعاب الإنترنت، إلى كميات كبيرة من RAM. وتؤدي أنظمة الكمبيوتر التي لا تحتوي على ذاكرة RAM كافية إلى بطء الأداء أو انتهاء المهلة الزمنية.

بشكل عام، يُشار إلى أنواع تخزين البيانات السريعة والأعلى تكلفة مثل RAM بمصطلح الذاكرة، بينما يُشار إلى الأجهزة أو المكونات المُخصصة للتخزين الدائم والأقل تكلفة بمصطلح التخزين. وتُستخدم وحدات التخزين في أجهزة الكمبيوتر للاحتفاظ بمعظم البيانات، خاصة الملفات والتطبيقات والمستندات أو الوسائط التي لا تُستخدم في الوقت الحالي. أما الذاكرة، أو RAM، فتُستخدم للوصول إلى البيانات والملفات المطلوبة لإتمام الأنشطة والوظائف الفورية وإدارتها.

وتُعد معظم أنواع RAM ذاكرة متطايرة، ما يعني أنها تحتاج إلى طاقة كهربائية مستمرة للاحتفاظ بالبيانات، وفي حال انقطاع التيار، يتم فقدان جميع البيانات المُخزَّنة. ولهذا السبب، تُستخدم أنواع غير متطايرة من الذاكرة، مثل محركات الأقراص الصلبة ذات الحالة الثابتة (SSD)، للتخزين طويل الأمد، لأنها لا تحتاج إلى طاقة مستمرة للاحتفاظ بالمحتوى.

يوجد نوعان رئيسيان من ذاكرة RAM: ذاكرة الوصول العشوائي الساكنة (SRAM)، وذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية (DRAM). وقد طُوّرت تقنية SRAM في أوائل الستينيات، وهي تستخدم الترانزستورات لتخزين البيانات، مما يجعلها سريعة وفعالة لكنها ضخمة ومكلفة. في المقابل، شكّل عام 1968 نقطة تحول في تاريخ الحوسبة الحديثة، حين ابتكر Robert Dennard، الباحث في IBM، أول شرائح DRAM، والتي طورتها Intel لاحقًا في عام 1970—وهو ابتكار أدى إلى قفزة هائلة في كفاءة RAM لا يزال تأثيرها مستمرًا حتى اليوم. وعلى الرغم من أن خلايا الذاكرة من نوع SRAM لا تزال تُستخدم في بعض التطبيقات المتخصصة، فإن DRAM أصبحت هي المعيار السائد إلى درجة أنها أصبحت مرادفة تقريبًا لذاكرة RAM، مع وجود العديد من الفئات الفرعية المختلفة ضمن شرائح DRAM.

يتمثل الابتكار الرئيسي لوحدة DIMM مقارنة بوحدات SIMM في وجود موصلات ذات جانبين.

في وحدات SIMM، يتم توصيل شرائح RAM ببعضها وتُمرّر البيانات عبر جانب واحد فقط من الوحدة. أما وحدات DIMM فتُحقق ضعف معدل نقل البيانات من خلال استخدام الموصلات على كلا جانبي الوحدة.

ونظرًا لأن الحد الأقصى لمعدل نقل البيانات في وحدة SIMM هو 32 بت لكل دورة ساعة، تُستخدم وحدات SIMM عادةً في أزواج لتحقيق معدل نقل قياسي قدره 64 بت، مع استهلاك طاقة يبلغ 5 فولت لكل وحدة SIMM. وتوفر وحدات SIMM سعة تخزين تتراوح بين 4 ميجابايت و64 ميجابايت. كما هو مذكور، تحتوي وحدات SIMM على موصلات على جانب واحد فقط من لوحة الدائرة.

أما وحدات DIMM، فبفضل مضاعفة عدد الموصلات، تُضاعف سعة وحدات SIMM، وتستهلك 3.3 فولت فقط. لكن هذا الابتكار يتطلب فتحة DIMM مخصصة على اللوحة الأم، حيث إن وحدات DIMM غير متوافقة مع فتحات SIMM. ومع ذلك، أصبحت وحدات DIMM هي الحل المُعتمد لإضافة الذاكرة إلى معظم أنظمة الكمبيوتر الحديثة، إذ توفر وحدة DIMM واحدة سعة تخزين تتراوح بين 32 ميجابايت و1 جيجابايت، مع كفاءة طاقة أعلى.

بالإضافة إلى ميزة موصل الدبابيس مزدوج الجوانب التي تُعد علامة مميزة، تشترك معظم الوحدات الحديثة في عدد من الخصائص المفيدة التي تجعل وحدات DIMM ملائمة للعديد من أنواع الحوسبة المختلفة.

إلى جانب الحجم والسرعة والسعة، تُصنَّف وحدات DIMM أيضًا حسب الميزات الوظيفية الفريدة للوحدة نفسها، وكذلك حسب نوع شرائح ذاكرة RAM المُستخدمة.

• وحدات DIMM غير المؤقتة (UDIMMs): كما يوحي الاسم، لا تحتوي هذه الوحدات على ذاكرة وسيطة (Buffer) وتعمل من خلال الاتصال المباشر مع وحدة التحكم في الذاكرة الموجودة داخل وحدة المعالجة المركزية. تُعرف وحدات الذاكرة UDIMM بسرعتها الفعالة من حيث التكلفة، وتُستخدم بكثرة في أجهزة الكمبيوتر المكتبية والمحمولة.
  
  
• وحدات DIMM المؤقتة بالكامل (FB-DIMMs): بخلاف UDIMM، تحتوي وحدات FB-DIMM على ذاكرة وسيطة متقدمة (AMB) لتسهيل عملية الاتصال بين وحدة الذاكرة ووحدة التحكم في الذاكرة. يقوم ناقل AMB بتقسيم العمليات إلى جزئين—القراءة والكتابة—ويمكنه تنفيذ كلا العمليتين في الوقت ذاته لتحقيق أداء أفضل. تُوفّر وحدات الذاكرة FB-DIMMs موثوقية مُحسّنة، ونقاءً أفضل للإشارات، وسرعات أعلى في اكتشاف الأخطاء، ما يجعلها خيارًا مفضلًا للخوادم ومحطات العمل التي تتطلب سعة ذاكرة أكبر.
  
  
• وحدات ذاكرة DIMM المسجلة (RDIMMs): سُميت بهذا الاسم بسبب وجود مسجلات ذاكرة إضافية موضوعة بين وحدة التحكم في الذاكرة ووحدة الذاكرة نفسها. وتُعرف أيضًا باسم "الذاكرة المخزَّنة"، وهي مناسبة جدًا للخوادم والأنظمة الأخرى التي تتطلب ثباتًا عاليًا. تقوم وحدات RDIMM بتخزين الأوامر والعناوين ودورات الساعة القادمة من وحدة المعالجة المركزية، وتوجّه التعليمات إلى سجلات الذاكرة المحددة، مما يقلل الحمل على وحدة التحكم في الذاكرة.
  
  
• وحدات DIMM ذات الحمل المنخفض (LR-DIMMs): هي نوع فرعي آخر من وحدات DIMM المخزَّنة. تتميز بوجود وحدة تخزين ذاكرة معزولة (iMB)، ما يقلل من عبء المعالجة على وحدة المعالجة المركزية، ويحقق سرعات وسعات أعلى من خلال عزل شرائح DRAM عن وحدة المعالجة المركزية. بدلاً من التواصل المباشر مع شرائح DRAM، تقوم وحدة التحكم في الذاكرة بإرسال التعليمات إلى شريحة iMB، التي تتولى بعد ذلك تنفيذ جميع العمليات.

• ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المتزامنة (SDRAM)/ (SDR): غالبًا ما يتم اختصار مصطلح SDR SDRAM إلى SDRAM، حيث إن هذين النوعين من ذاكرة الوصول العشوائي الديناميكية المتزامنة (SDR) مترادفان. تعمل SDRAM بتزامن مع سرعة ساعة المعالج الدقيق، مما يُعزز قدرة وحدات DIMM على تنفيذ التعليمات في كل دورة ساعة. وعلى عكس ذاكرة DRAM غير المتزامنة التي تستجيب فورًا لإدخال وحدة المعالجة المركزية، تنتظر SDRAM إشارة الساعة قبل تنفيذ التعليمات. تُعرف هذه الآلية باسم "التنفيذ المتسلسل" (pipelining)، إذ تتيح لذاكرة SDRAM تلقي تعليمات جديدة قبل الانتهاء من تنفيذ التعليمات السابقة. ونتيجة لذلك، يمكن لوحدة المعالجة المركزية معالجة الطلبات المتداخلة في وقت واحد، وتنفيذ عمليتي قراءة وكتابة في آنٍ واحد في كل دورة ساعة، مما يؤدي إلى ارتفاع معدلات نقل وحدة المعالجة المركزية والأداء.
  
  
• (DDR): تعمل DDR SDRAM بالطريقة ذاتها التي تعمل بها SDR SDRAM، ولكن بسرعتين مضاعفتين. فهي تُعالج عمليتي قراءة وكتابة في كل نصف دورة ساعة، وتعمل بجهد كهربائي أقل يبلغ 2.5 فولت مقابل 3.3 فولت في SDR.
  
  
• (DDR2): تحسين على DDR SDRAM، يقوم هذا النوع من ذاكرة الوصول العشوائي (RAM) أيضًا بوظيفتي قراءة وكتابة في كل دورة ساعة، ولكن مع دعم سرعات ساعة أعلى مما يؤدي إلى الأداء أسرع. على الرغم من أن وحدات ذاكرة DDR ROM القياسية تصل إلى 200 ميجاهرتز كحد أقصى، يمكن أن تصل ذاكرة DDR2 إلى 533 ميجاهرتز، وهي ميزة إضافية لا تتطلب سوى 1.8 فولت.
  
  
• 3 (DDR3): التطور التالي لذاكرة DDR2، يستخدم DDR3 معالجة إشارات متقدمة لتحسين الموثوقية وسعة الذاكرة وتقليل استهلاك الطاقة (1.5 فولت).
  
  
• 4 (DDR4): تحسين إضافي على DDR3، حيث تمنح التحسينات في معالجة الإشارات DDR4 سعة وأداء أفضل واستهلاكًا أقل للطاقة (1.2 فولت)، مع سرعات ساعة أعلى تصل إلى 1600 ميجاهرتز.

مقارنةً بوحدة SIMM، تجعل بنية DIMM ثنائية القناة وحدات الذاكرة المزدوجة في الخط أكثر كفاءة بمرتين من سابقاتها.

علاوة على ذلك، توفر وحدات DIMM العديد من مزايا الجيل الحالي، مما يجعلها الحل المفضل لمعظم أنظمة الحوسبة الحديثة، والتي تم تصميمها بفتحات DIMM لدعم وحدتين أو أربع أو ست أو ثماني وحدات DIMM فردية. تساعد المخازن المؤقتة لوحدات DIMM في معالجة إشارات وحدة المعالجة المركزية لتقليل أعباء عمل الذاكرة، بينما يسمح التصميم ثنائي القناة بتوزيع البيانات عبر وحدات الذاكرة لتحقيق تداخل سريع بين الطلبات المتعددة. ولحالات الاستخدام ذات المتطلبات العالية، تتوفر أيضًا وحدات DIMM ثلاثية ورباعية القنوات. من الحوسبة الشخصية إلى مراكز البيانات المتقدمة، تتيح حلول DIMM المتقدمة تحقيق حوسبة رائدة.