اولترا رم چیست و چرا آینده حافظه های موقت را متحول میکنند؟

تراشه‌های قابل برنامه‌ریزی یا FPGA‌ها و System on Chipهای سنتی دارای یک حافظه روی تراشه به شکل RAMهای بلوک‌بندی‌شده و RAMهای توزیع شده بودند. همان‌طور که دستگاه‌ها داده‌های بیشتری را با سرعت بیشتر پردازش می‌کنند، نیاز به Buffer یا ذخیره داده‌ها در جایی نزدیک به محل پردازش افزایش می‌یابد. نتیجه تحقیقات و پیشرفت‌های جدید در خانواده‌های UltraScale، یک بلوک حافظه با ظرفیت بزرگ‌تر، سرعت بالاتر و انعطاف‌پذیر به نام UltraRAM است. بلوک‌های UltraRAM می‌توانند برای ایجاد حافظه‌های بزرگ روی یک تراشه به یکدیگر متصل شوند. در این مقاله می‌خواهیم بدانیم اولترا رم چیست؟ اگر شما هم به دنبال پاسخ برای سؤال اولترا رم چیست؟ هستید تا انتهای مطلب با ما همراه باشید.

ایده ساخت اولترا رم چیست UltraRAM

ایده ساختن اولترا رم از زمان‌های گذشته در ذهن دانشمندان فعال در حوزه IT بوده و هست. برای درک بهتر این مفهوم که اولترا رم چیست؟ باید ابتدا به بررسی رم و تفاوت آن با هارد بپردازیم. باید بدانیم چه تفاوت‌هایی بین حافظه موقت، حافظه دائمی، حافظه ذخیره‌سازی یا بافر و حافظه پردازش وجود دارد.

فضای ذخیره‌سازی دائمی که با نام هارد (HARD) آن را می‌شناسیم در واقع یک فضا برای ذخیره‌سازی دائمی داده‌های مختلف ما اعم از اسناد و مدارک، ویدیوها، تصاویر، اپلیکیشن‌ها و موارد دیگر است. پس از ورود داده‌ها به فضای هارد، برای دسترسی مجدد به این داده‌ها نیاز به یک فضا با سرعت و کارایی بالاتر از هارد خواهیم داشت. فضایی که آن را تحت عنوان حافظه موقت یا همان RAM می‌شناسیم.

هارد مانند انبار بسیار بزرگی است که تمام داده‌ها در آن انبار شده‌اند. برای دسترسی به این داده‌ها نیاز به چند کارگر و اتاقک کوچک داریم که حافظه رم این کار را برای ما انجام می‌دهد. در واقع فضای کوچک اما سریع رم، کانال ارتباطی ما با فضای بزرگ و کند هارد است. هرچه حافظه RAM بالاتری داشته باشیم، داده‌های بیشتری را با سرعت بالاتر برای پردازش، از هارد استخراج خواهیم کرد.

برای انجام سریع و بدون DELAY کارها و همچنین انجام چند کار و TASK به صورت هم‌زمان، نیاز به حافظه‌های موقت سریع با ظرفیت بالاتر داریم. ایده UltraRAM روی فناوری پایدار و قابل ساختی کار می‌کند که قابلیت ذخیره‌سازی دائمی داده‌ها در حافظه HARD را با سرعت و کارایی حافظه RAM ترکیب کند.

UltraRAM در واقع نام قطعه‌ای سخت‌افزاری خواهد بود که رم و هارد را به صورت مجتمع و ترکیب‌شده در قالب یک قطعه به ما ارائه خواهد کرد. با خاموش کردن کامپیوتر، تمام داده‌های موجود در حافظه موقت رم پاک‌شده و ناپدید خواهند شد؛ اما سرعتی که این حافظه در پردازش داده‌ها دارد ما را ملزم به استفاده از این قطعه کرده است.

اولترا رم چیست؟ UltraRAM نسل جدیدی از حافظه‌های غیرفرار و دائمی است که ظرفیت بالایی داشته و همچنین از سرعت کافی برای جایگزینی با حافظه رم برخوردار است. ساخت UltraRAM با استفاده از تکنیک ترکیب چاه‌های کوانتومی آرسنید ایندیوم (InAs) و موانع آنتی‌مونید آلومینیوم (AlSb) شدنی به نظر می‌رسد. چاه‌های کوانتومی لایه‌های بسیار نازکی هستند که ذرات در آن‌ها فقط توانایی حرکت در ۲ بعد جلو و پایین در امتداد صفحه را دارند.

پیشرفت اولترا رم UltraRAM

همان‌طور که توسط نشریه Tom’s Hardware گزارش شده است، در طول سال‌های اخیر، تلاش‌های زیادی برای توسعه یک فناوری حافظه جدید صورت گرفته است که نیاز به حافظه رم و ذخیره‌سازی داده جداگانه را از بین می‌برد. نه رم مقاومتی، نه رم مغناطیسی و نه حافظه‌های فاز متغیر نتوانسته‌اند این هدف را به ثمر برسانند. پروژه حافظه‌های Optane اینتل نیز که در این راه قدم برمی‌داشت از سال ۲۰۲۱ متوقف شد.

با این حال، بررسی‌های تئوری اولیه برای UltraRAM‌ یک نیروی محرک قوی برای ساخت چنین حافظه‌ای است که ما را از خرید ۲ قطعه مجزا برای ذخیره‌سازی و پردازش بی‌نیاز کند. این بررسی‌ها ادعا می‌کنند که توسعه فناوری UltraRAM، قادر به ذخیره‌سازی داده‌ها برای حداقل ۱۰۰۰ سال و ارائه توانایی سوئیچینگ و پردازشی با سرعت DRAM و فلش است. حافظه‌ای که سریع، غیرفرار، با استقامت بالا و کم‌انرژی است.

پیشرفت قابل‌توجهی در مقیاس‌های کوچک و بزرگ در این زمینه حاصل شده است؛ اما تلفیق ثبات دائمی و غیر فرار با قدرت سوئیچینگ و سرعت پردازش سریع و بالا، همچنان با تکنولوژی‌های امروزی نشدنی به نظر می‌رسد. ایده UltraRAM این پارادایم و امر فعلاً بعید را از طریق بهره‌برداری از چاه‌های کوانتومی InAs (QWs) و موانع AlSb برای ایجاد ساختار تونل‌زنی تشدید سه‌گانه (TBRT) حل می‌کند.

اهمیت توسعه این فناوری و توانایی ترکیب ویژگی‌های RAM و حافظه ذخیره‌سازی می‌تواند مزایای عملکردی در طیف وسیعی از موارد استفاده، از سرور‌ها و رایانه‌های شخصی گرفته تا کنسول‌های بازی و موارد دیگر داشته باشد. احتمال اینکه UltraRAM بتواند با قیمت رقابتی وارد بازار شود، فعلاً دور از تصور است و احتمال زیاد این فناوری در بدو ورود به بازار قیمت بسیار بالایی خواهد داشت و مورد پذیرش سریع و گسترده از سوی کاربران قرار نخواهد گرفت.

جزئیات و ویژگی‌های اولترا رم چیست UltraRAM

بسیاری از نسل‌های Xilinx FPGA و SoC از معماری ستونی استفاده کرده‌اند. در این معماری ستون‌های حاوی منابع و داده‌های مختلف در کنار یکدیگر قرار گرفته و با یکدیگر ارتباط منطقی و لایه‌ای دارند. تعداد و ارتفاع ستون‌ها به‌طور مستقیم اندازه و ظرفیت FPGA یا SoC را تعیین می‌کند.

اکثر دستگاه‌های Kintex UltraScale+ و Zynq UltraScale+ حاوی یک ستون UltraRAM هستند. FPGA‌های پیشرفته Virtex UltraScale+ حاوی حداکثر ۵ ستون UltraRAM خواهند بود. UltraRAM می‌تواند به عنوان یک حافظه ۲۸۸ کیلوبایتی در به هم متصل شده و یک آرایه RAM بزرگ‌تر را تشکیل دهد. همه UltraRAM‌ها می‌توانند در یک ستون برای انتقال آدرس، داده‌ها و سیگنال‌های کنترلی از طریق مسیریابی آبشاری اختصاصی به یکدیگر متصل شوند.

در دستگاه‌های Kintex UltraScale+ و Zynq UltraScale+، آرایه RAM آبشاری می‌تواند تا ۳۶ مگابایت ظرفیت داشته باشد. در حالی که در سری Virtex UltraScale+، تمام ستون‌های UltraRAM را می‌توان با مسیریابی فیبر نوری به یکدیگر متصل کرد که می‌تواند یک آرایه حافظه با ظرفیت ۳۶۰ مگابایتی را تشکیل دهد.

در پاسخ به سؤال اولترا رم چیست باید افزود که هر ماژول UltraRAM یک رم هم‌زمان دو پورت ۲۸۸ کیلوبایتی با پیکربندی ثابت با عمق ۴۰۹۶ و عرض ۷۲ بیت است. پورت A و پورت B سیگنال Clock یکسانی دارند. در یک چرخه، عملیات پورت A همیشه قبل از عملیات پورت B کامل می‌شود. هر پورت می‌تواند به‌طور مستقل یک عملیات Read و یک عملیات Write را در هر سیکل ساعت انجام دهد.

محتوای هر آرایه حافظه UltraRAM در هر پورت، توسط کد Hamming Code Single Error Correction Double Error Detection (SECDED) ECC محافظت می‌شود تا از یکپارچگی داده‌ها اطمینان حاصل شود.

هر آرایه حافظه معماری TheUltraRAM بسیار مقیاس‌پذیر بوده و به بسیاری از ماژول‌های UltraRAM اجازه می‌دهد به‌طور مؤثر به یکدیگر متصل شده و یک حافظه منطقی عمیق با تأخیر دسترسی کم را تشکیل دهند.

برای خرید رم و محصولات جانبی موبایل می‌توانید به سایت بهین تکنولوژی مراجعه کرده و با تضمین قیمت و کیفیت، محصول مورد نیاز خود را بخرید.

سخن پایانی

هر سیستمی به یک حافظه نیاز دارد و از آن استفاده می‌کند. اگر توسعه فناوری ماژول UltraRAM با ظرفیت بالا و انعطاف‌پذیر از خانواده محصولات UltraScale+ به نتیجه برسد، ظرفیت حافظه‌ای که کاربران در اختیار خواهند داشت بسیار بیشتر از اعداد و ارقام کنونی خواهد بود.

در پاسخ به این سؤال که اولترا رم چیست اشاره شد که این ماژول‌ها را می‌توان به یکدیگر متصل کرده و آرایه‌های حافظه با اندازه‌های مختلف را تشکیل داد، بنابراین کاربران می‌توانند حافظه‌های موردنیاز خود را ساخته یا با یکدیگر به اشتراک بگذارند، در نتیجه در مصرف انرژی صرفه‌جویی شده و پیچیدگی برد ناشی از استفاده از اجزای SRAM خارجی خواهند شد.