Dual Channel چیست ؟ تشریح تکنولوژی Dual Channel در RAM

dual channel یا دوال چنل یا دو کاناله رو خیلی هاتون  شنیدین اما آیا جزئیات تکنولوژی dual channel رو می دونید ؟ می دونید که بر چه اساسی کار می کنه ؟ اصلا می دونستید که به خاطر همین تکنولوژی dual channel هست که اسلات های رم روی مادربورد شما در 2 رنگ مختلف طراحی میشه ؟ در واقع جرقه این پست رو هم همین سوال تو ذهنم زد که یه بنده خدایی ازم پرسید چرا اسلات رم مادربورد من دوتاش آبی رنگه و دوتاش مشکی . برای پاسخ به این سوال باید اصول اولیه چگونگی ارتباط بین حافظه رم RAM وپردازنده ، مفاهیم باس ، کلاک و یه سری چیزای دیگه رو بدونید . پس با من همراه باشید و تا انتهای پست رو بخونید قطعا به سودتون خواهد بود .

BUS باس رم چیست ؟

BUS باس ، مختص حافظه رم نیست . باس به مسیری برای انتقال اطلاعات بین پردازنده و دیگر اجزای مادربورد تعلق میگیره . این مسیر ، همون مسیرهای مسی باریکی است که روی بورد مادربورد و یا داخل چیپ ست ها تعبیه میشه . می تونید باس رو به منزله یک خیابون یک طرفه و یا دوطرفه در نظر بگیرید که ماشین ها می تونن رفت و آمد کنند . در مورد رم هم همین مسئله صدق می کنه ، برخی اطلاعات داخل رم نوشته میشن و برخی اطلاعات از رم دریافت میشن که توسط همین باس صورت میگیره . شکل زیر شاید بتونه تفهیم این مسئله رو ساده کنه ، مسیرهای آبی رنگ باس هستند :

 

bus باس در مادربورد

 

Memory Controller یا کنترل کننده حافظه چیست ؟

Memory Controller Hub که به مخفف MCH هم گفته میشه از اسمش پیداست که وظیفش چیه . تمام نقل و انتقال داده به رم اعم از نوشتن و خواندن اطلاعات رم توسط این چیپ سِت کنترل و هدایت میشه . کنترل کننده حافظه معمولادر چیپ ست بزرگی به نام North Bridge یا چیپ ست پل شمالی قرار داره که معمولا کنار پردازنده روی مادربورد قابل دیدنه . البته چیپ ست پل شمالی ، فانکشن های دیگه ای مثل کنترل درگاه های PCI Express هم داخل خودش داره . پست مرتبط : تشریح کامل فناوری PCI Express

وظیفه کنترل کننده حافظه اینه که به صورت پی در پی جریان الکتریکی رو به مدارات الکترونیکی رم بفرسته تا ریفرش بشن و اطلاعات از دست نره . البته این کارفقط یکی از وظایف پل شمالی است . در واقع تمام دستوراتی که در رم نوشته میشه و یا اطلاعاتی که از رم خونده میشه به دلیل کنترلی است که کنترل کننده حافظه روی رم داره .

الان دیگه روی برخی مادربورد های جدید خبری از چیپ ست پل شمالی نیست ، چون عزیزان طراح قطعات سخت افزاری همت به خرج دادن و کنترل کننده حافظه و دیگر اجزای پل شمالی رو به صورت یکجا در خود قالب پردازنده جاساز کردن که این امر باعث تسریع در ارتباط بین حافظه رم و پردازنده میشه .

 

چیپ ست های پل شمالی و پل جنوبی روی مادربورد

 

 حافظه رم RAM چگونه با پردازنده CPU در ارتباط است ؟

همونطور که می دونید و خب شاید هم ندونید حافظه رم RAM  به طور مستقیم با CPU در ارتباط نیست . کنترل کننده حافظه یا به انگلیسی Memory Controller وظیفه ارتباط بین رم و پردازنده رو به عهده داره . حافظه رم از طریق 3 گذرگاه به کنترل کننده حافظه وصل هست که در مجموع به این گذرگاه ها ، باس حافظه یا Memory Bus میگن . این باس به 3 گذرگاه تقسیم میشه : گذرگاه آدرس ، گذرگاه دیتا و گذرگاه کنترل .

■ اطلاعاتی که به کنترل کننده حافظه میره ( منظور اطلاعاتی که از رم خونده میشه ) و همچنین اطلاعاتی که روی رم نوشته میشه ( منظور همون دستورات پردازنده )  از طریق باس دیتا هدایت میشه .

■ باس آدرس هم به ماژول های رم ( منظور از ماژول همین رمی است که دستتون میگیرید و روی اسلات رم سواره ) میگه که اطلاعات در کدوم ادرس باید بازیابی و یا ذخیره بشه .

■ باس کنترل هم دستور لازم رو به رم میفرسته . به زبون ساده ، فرمان صادر شده از پردازنده رو به رم میگه  . مثلا میگه که این یک دستور نوشتنی و یا خواندنی است .

■ وظیفه حافظه رم RAM اینه که برخی اطلاعات مربوط به برنامه هایی که توسط کاربر کامپیوتر زیاد مورد استفاده قرار میگیره رو به صورت موقتی در خودش ذخیره کنه تا پردازنده کمتر به هارد دیسک سرک بکشه . سرک کشیدن CPU به هارد باعث اتلاف توان و کندی سرعت کلی کامپیوتر میشه .

 تکنولوژی Dual Channel یا دو کاناله چیست ؟

همه این حرفها رو بالا گفتم که برسیم به اینجا . در واقع برای اینکه مفهوم Dual channel رو بهتر درک کنید لازم بود که حرفهای بالا رو بزنم .

dual به معنی دوتایی هست ، شاید این کلمه رو در پردازنده ها هم شنیده باشید : dual core  که به معنی دو هسته ای هست . channel هم به معنی کانال هست که در اینجا بیشتر مفهوم گذرگاه رو می رسونه . dual channel به معنی دو کاناله یا دو گذرگاه هست .

در حالت کلی و قبل از ظهور تکنولوژی dual channel ، حافظه های رم از طریق 1 مسیر 64 بیتی با پردازنده در ارتباط بودند . جمله قبلی به معنی اینه که در یک سیکل انتقال ، تنها 64 بیت منتقل میشد . قبل از تکنولوژی dual channel یا دوکاناله ، 64 سیم مسی از ماژول های رم به سمت کنترل کننده حافظه میرفت که با D0 تا D63 مشخص می شدند .

Dual channel یا دو کاناله ، مسیرهای مسی ارتباط بین حافظه رم و کنترل کننده حافظه رو دو برابر میکنه . یعنی 128 تا . با این حساب مادربوردی که از تکنولوژی dual channel بهره می بره ، 128 مسیر مسی ( باس ) بین رم و کنترل کننده حافظه داره که از D0 تا D127 شماره گذاری شده . لازمه بگم که رم های موجود در کامپیوترها 64 بیتی هستند . یعنی در هر سیکل انتقال ، می تونن 64 بیت داده رو انتقال بدن . واسه اینکه مادربورد بتونه 128 بیت رو بین کنترل کننده حافظه و خود حافظه رم انتقال بده لازمه که از دو عدد حافظه رم یا ضریبی از عدد 2 مثلا 4 عدد رم روی اسلات رم استفاده بشه . بهتره که این رم ها از یک مدل و یا با مشخصات کاملا یکسان باشند . مشخصاتی مثل سرعت کلاک پالس ، تایمینگ و همچنین ظرفیت حافظه ( مثلا جفتشون 2 گیگ یا 1 گیگ باشن ) . پست مرتبط : تایمینگ رم RAM و اعداد Timing چیست ؟

در تصویر زیر دو حافظه رم و نحوه اتصال باس دیتا شون به کنترل کننده حافظه رو میبینید که در حالت تک کانال یا single channel کانفیگ شدند . همونطور که میبینید هر دو رم فقط با 64 خط اتصالی می تونن انتقال اطلاعات انجام بدن .

 

باس دیتا حافظه رم در حالت تک کانال یا single channel

 

تصویر زیر هم دو حافظه رم رو در حالت دو کاناله یا dual channel نشون میده که به هر کدوم از رم ها یک مسیر 64 بیتی اختصاص یافته که جمعا 128 بیت میشه . پس پهنای باند کلی حافظه رم بیشتر میشه . هر چی پهنای باند بیشتر باشه ، عملکرد پردازنده هم بهتره و همه چی به خیر و خوشی پیش میره . در مورد پهنای باند در ادامه توضیح دادم .

 

دیتا باس در حالت دو کانال یا dual channel

dual channel نباید با تکنولوژی DDR اشتباه گرفته بشه . DDR مخفف Double Data Rate هست به این معنی که در هر کلاک پالس دو بار اطلاعات جابجا میشن . مادربوردهای جدید هم از تکنولوژی DDR و هم از تکنولوژی Dual channel استفاده میکنن .

ببینید مفهوم dual channel یا دو کاناله بودن رم به معنی قدرت دو برابر کل سیستم نیست بلکه این معماری فقط برای قسمت حافظه طراحی شده که بخشی از سرعت کل کامپیوتر رو تشکیل میده .

چرا رنگ اسلات های رم RAM روی مادربورد متفاوت است ؟

جواب این سوال هم مربوط به تکنولوژی dual channel هست . لازمه ی فعال کردن تکنولوژی dual chennel اینه که شما 2 عدد یا 4 عدد رم DRAM داشته باشید و مادربوردتون از dual channel پشتیبانی کنه . مادربورد هایی که از dual channel بهره می برن ، اسلات رم هاشون به دو رنگ مختلف هست . مثل شکل زیر :

 

اسلات های رنگی برای نشان دادن پشتیبانی مادربورد از dual channel

 

اسلات ها به 2 کانال تقسیم میشن ، مثلا در شکل بالا اسلات آبی و سفیدی که نزدیک سوکت پردازنده هستند کانال 1 رو تشکیل میدن و اسلات آبی و سفید دیگه هم کانال 2 هستن . برای اینکه بتونید از از قابلیت dual channel استفاده کنید باید 2 عدد رم با مشخصات مشابه رو در اسلات های با رنگ مشابه یا به عبارت دیگه در کانال های مختلف بزنید . مثلا یک عدد رم 2 گیگا بایت رو به اسلات آبی و یک رم 2 گیگ دیگه رو به اسلات آبی دیگه بزنید ( یکی در کانال یک و یکی دیگه در کانال دو ) . در مورد رنگ سفید هم همینطوره . ( رنگ اسلات ها بسته به مادربورد ، متغیره . صرفا نباید آبی و سفید باشه ، می تونه زرد و سبز یا هر رنگ دیگه ای باشه . مهم اینه که بدونید برای برقراری حالت dual channel ، دوعدد رم مشابه رو باید در اسلات های همرنگ جا بزنید . ) اگه یک رم رو به آبی و یک رم رو به مشکی بزنید ، دیگه حالت dual channel رو از دست میدید و مادربورد در حالت تک کانال یا هون 64 بیتی کار می کنه .

پهنای باند رم چیست؟ چرا استفاده از دو رم RAM کوچک بهتر از یک رم بزرگ است ؟

خب قطعا شنیدید که میگن  ” اگه میخوای 4 گیگ رم بزنی یه دونه رم 4 گیگ نگیر ، 2 تا رم 2 گیگ بگیر که بشه 4 گیگ اینجوری سرعت بیشتر میشه ” . این حرف درسته اما خیلی ها نمی دونن واسه چی این  حرفو می زنن فقط می زنن که بگن من هم از کامپیوتر سر در میارم ، چون وقتی ازش می پرسی چرا مگه چه فرقی می کنه ؟ میگه نمی دونم .

به هر حال جا داره من اینجا به تمام دوستانی که تلاش می کنن بدون هیچ دلیلی و بدون اینکه بدونن چرا ، کاری رو به بقیه هم پیشنهاد می کنن خدا قوت بگم و از ادامه این کارها منصرفشون کنم 

حالا بریم سر اصل مطلب : ببینید 2 به علاوه 2 میشه 4 ( خداییش خیلی هاتون اینو نمی دونستین ) ظرفیت های هر دو ، چه یک رم 4 گیگ چه 2 تا رم 2 گیگ برابره اما همه چیز ظرفیت رم نیست . سرعت انتقال اطلاعات خیلی مهم تره .

بگذارید مثال بزنم که قشنگ مسئله روشن شه . فرض کنید شما یک رم 4 گیگ دارید با سرعت کلاک 1333 مگا هرتز . همونطور که بالاتر هم گفتم این رم 4 گیگه می تونه فقط 64 بیت اطلاعات رو در یک کلاک منتقل کنه . اگر بخوایم بدونیم این رم 4 گیگ در هر ثانیه چند تا بیت رو می تونه انتقال بده باید پهنای باند این رم رو حساب کنیم . پهنای باند رم های DDR به طور خلاصه شده به این شکل هست ( از سمت راست بخونید ) :

پهنای باند رم DDR = سرعت کلاک رم DDR  * ( ضربدر ) 8 .

یعنی عدد  1333 رو باید با 8 ضرب کنی . میشه 10664 مگا بایت در ثانیه یا به عبارت دیگه 10 گیگا بایت در ثانیه . این پهنای باند واسه زمانیه که شما فقط از یک رم 4 گیگ با سرعت 1333 استفاده کردید . اما اگه 2 عدد رم 2 گیگ با سرعت 1333 و به صورت dual channel بسته شن ، شما 128 بیت داده رو می تونید منتقل کنید و این یعنی دو برابر شدن پهنای باند . در این حالت پهنای باند شما از 10 گیگا بایت در ثانیه به 20 گیگا بایت در ثانیه افزایش پیدا می کنه . پس دلیل این که چرا میگن دو تا رم بهتر از 1 دونه رمه رو هم متوجه شدید !