مقدمه

كامپيوترها و قطعات وابسته به آن امروزه در مسير سريع‌تر و كوچكتر شدن به سرعت در حال تكاپو هستند و سخت ‌افزارهاي كند و قديمي رفته رفته جاي خود را به قطعات پرسرعت تر و كوچكتر مي دهند ، فن‌آوري هاي نوين بر سازوكارهاي قديمي چيره مي‌شوند با اين هدف كه عملكرد و كارايي سيستم‌هاي كامپيوتري را بيش از پيش افزايش دهند . با اين كه پردازنده‌ها مرز گيگاهرتز را مدت زمان زيادي است كه پشت سر گذاشته اند و هر ساله سريعتر و سريعتر مي گردند اما هنوز عملكرد كامپيوتر آنچنان سرعت نيافته كه دستورات را به طور بلادرنگ و يا با تاخير بسيار اندك اجرا نمايد ، هنوز هم هنگام روشن كردن كامپيوتر و راه‌اندازي ويندوز ، يا هنگام بارگذاري يك بازي كامپيوتري و يا كپي كردن يك فايل حجيم بايد دقيقه هاي طلايي عمر خود را به انتظار كشيدن صرف كنيم .
بخش اعظم اين تاخيرها به ابزارهاي ذخيره سازي كامپيوتر مربوط مي‌شود ، بازخواني داده‌هاي خام و بازنويسي اطلاعات پردازش شده بر روي يك رسانه كه فضاي كافي براي كليه توقعات ما از يك كامپيوتر مانند يك ايستگاه بازي ، يك سينماي خانگي نقلي يا پنجره ارتباطي با دنياي مجازي را داشته باشد ، آنقدر زمان بر است كه از ديد پردازنده‌هاي بسيار دقيق و فوق‌العاده سريع امروزي زمان مناسبي براي چرت زدن تلقي مي‌شود . سخت‌ديسك رسانه‌ي عمومي جهت ذخيره سازي داده ها است كه با وجود اينكه اكثر قطعات كامپيوتري از بدو تولد تا كنون كاملا تكامل يافته‌اند ، سخت ديسك ها طي 10 سال گذشته سير بسيار كندي در افزايش كارايي خود ، طي كرده‌اند . هر چند اين مسير در 5 سال اخير با سرعت بيشتري سپري شده و سخت ديسك‌هاي حجيم‌تر با فن‌آوري‌ هاي افزايش عملكرد ظهور پيدا كرده‌اند اما هنوز هم مهندسين و طراحان سيستم‌هاي كامپيوتري به دنبال ابزار ذخيره سازي جايگزين مي گردند .


جايگزين مناسب براي سخت‌ديسك
در حال حاضر Solid State Storage ها تنها جايگزين سخت‌ديسك به شمار مي‌روند ، شما به سادگي مي‌توانيد با صرف هزاران دلار سخت‌ديسك خود را با يك (رسانه ذخيره‌سازي ثابت) تعويض نماييد ، هزينه مضاعف اين رسانه به حدي است كه موجوديت آن را پشت پرده قرار داده تا افراد معدودي از وجود چنين قطعاتي اطلاع‌داشته و عده انگشت شماري آن را براي ذخيره اطلاعات با ارزش خود انتخاب نمايند .
بهبود عملكرد Solid State Storage هميشه وسوسه كننده است ، بدون داشتن هيچ بخش متحرك اين رسانه ها امنيت داده هاي ذخيره شده را به شدت افزايش مي‌دهند . علاوه بر اين دسترسي تصادفي به داده هايي كه در سطح رسانه به صورت نامرتب پخش شده‌اند ديگر به تغیير مكان كند و دشوار هدها محدود نمي‌گردد . در حالي كه نرخ انتقال داده سخت ديسك‌ها طي پنج سال گذشته به طور مستمري افزايش يافته ، تاخير دسترسي تصادفي در آنها را به شدت افزايش داده است . تاخير بسيار كم در دسترسي تصادفي و افزايش پهناي باند به روشني از مزيت‌هاي Solid State Storage ها به شمار مي‌رود اما هم‌ اكنون هردوي آنها با قيمت‌ نجومي عرضه مي‌شوند .
اهميت اين رسانه‌ها به ويژه براي كاربردها و برنامه‌هايي كه به عملكرد كامپيوتر حساس مي‌باشند شركت گيگابايت را به طراحي يك Solid State Storage ارزان قيمت به نام i-RAM واداشته است .
RAM‌ صرفا از توان الكتريكي گذرگاه PCI استفاده مي كند ، به همين خاطر جا دادن آن بر روي يك شيار PCI فقط جهت تغذيه الكتريكي و شارژ باتري مي باشد و هيچ تبادل اطلاعاتي از طريق گذگاه PCI‌ صورت نمي ‌پذيرد. گيگابايت بهترين مكان را براي كارت در داخل Case انتخاب كرده است . امروزه شيارهاي PCI اكثر مادربردها توسط يك يا دو كارت پر شده و ساير شيار ها خالي مي ماند در صورتي كه اين كارت را طوري طراحي مي‌نمود تا مستقيما از منبع تغذيه متصل گردد بايد مكاني براي قرار گرفتن آن نيز در داخل Case يافته و i-RAM در شكل اندازه مكان فوق طراحي مي شد كه اين خود هزينه نهايي ابزار ذخيره سازي ارزان قيمت را بالا مي‌برد . در هر صورت تغذيه كارت توسط مادربرد گزينه مناسبي مي باشد . { 1 }

عملكرد i-RAM توسط يك تراشه FPGA راهبري مي‌شود اين تراشه كه Xilinx نام دارد كمي كندتر و گرانتر از ساير IC ها مي‌باشد .
i-RAM داراي چهار شيار براي ماژول هاي حافظه 184 پين مي‌باشد و مي‌توان بر روي آن هر نوع حافظه DDR را نصب نمود كنترلر حافظه Xilinx ، ماژول ها را با فركانس 100مگاهرتز (DDR200) حداكثر تا 8 گيگابايت مي تواند آدرس دهي نمايد اما i-RAM خود را حداكثر به 4 گيگابايت محدود نموده است لذا حداكثر فضـايي كه يك i-RAM براي ذخيره سـازي داده ارائه مي كند چيزي بيشتر از 4 گيگابايت نيست. در مقايسه با سخت ديسك هاي چند صد گيگابايتي ، چهار گيگابايت بسيار كم مي‌باشد اما در صورتي كه اين فضا به سيستم عامل يا برنامه خاص اختصاص يابد كافي به نظر مي‌رسد چون SATA تنها گذرگاه دسترسي به i-RAM مي‌باشد ، مي‌توان آن را همانند ديسك سخت دوم خود مديريت كرد ، شما مي‌توانيد آنرا پارتيشن بندي و فرمت كنيد ، سيستم عامل يا نرم‌افزار بر روي آن نصب كنيد يا آن را به عنوان درايو راه‌انداز خود انتخاب نماييد . تنها تفاوتي كه در اين ميان احساس مي شود ، سرعت بيشتر و سروصداي كمتر است .
ما مي‌دانيم كه سخت‌ديسك‌هاي مدرن داراي حداكثر سرعت انتقال 60 مگابايت بر ثانيه در بهترين حالت مي‌باشند ، اگرچه دسترسي تصادفي به داده ها بر ديسك اين نرخ را گاهي تا 1 مگابايت بر ثانيه كاهش مي‌دهد ، دليل كاهش چشمگير عملكرد مربوط به تغيير مكان‌هاي متعدد هد‌هاي سخت‌ديسك براي يافتن مكان دقيق داده‌ها روي ديسك و خواندن/ نوشتن آن مي‌باشد . عناصر مكانيكي موجود در ديسك‌سخت موجب كندي عملكرد آن مي گردند و اين دقيقا همان محدوديتي است كه i-RAM آن را حذف كرده ، زمان دسترسي به داده ها i-RAM در مقايسه با سخت‌ ديسك هاي فوق‌العاده سريع از ميلي‌ثانيه به نانوثانيه كاهش يافته است .
به دليل ذخيره‌سازي داده‌ها بر روي حافظه‌هاي فرار ، قطع تغذيه الكتريكي به معني از بين رفتن داده هاي ذخيره شده بدون داشتن هيچ اميدي براي بازگرداني آنها مي‌باشد ، به همين خاطر گيگابايت از يك باتري قدرتمند بر روي مدار كارت استفاده كرده است تا در صورت قطع تغذيه الكتريكي ذخيره سازي اطلاعات تا 16 ساعت امكان پذير شود . باتري فوق در عرض 6 ساعت با تغذيه 3/3 ولت گذرگاه PCI كاملا شارژ مي‌شود و هنگامي كه كارت از شيار PCI‌ خارج مي‌گردد يا زماني كه كابل برق از پشت Case قطع شده باشد وارد مدار شده ، امنيت اطلاعات را تضمين مي‌كند ، با اين توضيح حتي اگر كامپيوتر شما خاموش باشد باز هم I-RAM‌ توسط گذرگاه PCI‌ تغذيه مي شود زيرا برخي اجزاي مادربرد از جمله مدار PCI‌ هنگامي كه كامپيوتر خاموش است فعال مي‌باشند (البته در مادربردهاي مبتني بر فاكتورفرم ATX) .{ 1}

سنجش عملكرد i-RAM
براي سنجش اختلاف كارايي i-RAM با سخت ديسك‌هاي سنتي ما چهار ماژول 1 گيگابايتي DDR400 تدارك ديده ايم ، دسترسي به ماژول‌هاي حافظه DDR200 با حجم بالا براي ما امكان پذير نبود با اطمينان از اينكه كنترلر حافظه Xilinx بيش از DDR200 از حافظه‌هاي DDR400 ما بهره نمي‌برد ، Solid State Storage ارزان قيمت خود را با 4 گيگابايت فضا راه اندازي كرديم . پس از اتصال آن به كانكتور SATA ، مادربرد يك هاردديسك جديد به نام GIGABYTE I-RAM را شناسايي كرد ، پارتيشن بندي و فرمت كردن I-RAM همانند سخت‌ديسك‌ هاي سنتي مي‌باشد با اين تفاوت كه ديگر شما درصدهايي كه از صـفر به صد ميل مي كنند را به سختي مي‌توانيد مشاهده‌ نماييد . سپس ما i-RAM را با سريعترين سخت‌ديسك موجود ، يعني Western Digital Raptor مقايسه نموديم ، سخت‌ديسك هاي سري ‌Raptor با قيمت‌هاي بالاي خود براي همه به عنوان يك سخت ديسك متفاوت شناخته شده مي‌باشند با اين حال نتايج سنجش ما نشان مي د‌هد i-RAM ، غول بازي 10 ساله سخت‌ديسك‌ها را شكست داده است .

ما سخت‌ديسك‌ها را ابتدا با برنامه Intel IPEAK مورد بررسي قرار داديم امتيازي كه اين برنامه به i-RAM اختصاص داد تقريبا 6 برابر امتياز سخت‌ديسك Raptor‌ بود اما آيا در برنامه‌هاي كاربردي نيز اينچنين افزايش عملكردي عايد كامپيوتر خواهد شد ؟
به عنوان درايو Page File
عملكرد بلادرنگ ويندوز به مكان و حجم مشخص شده براي Page File يا فايل‌هاي تبادلي وابسته است . فايل‌هاي تبادلي درواقع همان فايل‌هايي هستند كه مي‌ بايستي بر روي حافظه اصلي سيستم ذخيره شوند اما به دليل محدوديت حجم حافظه اصلي ، به صورت موقت به سخت ‌ديسك منتقل مي‌گردند.
ويندوز هيچ مشكلي با تغيير مكان ذخيره فايل‌هاي تبادلي ندارد اما آيا واقعا اين عمل ارزشمند است؟ برخي معتقدند كه ويندوز حافظه اصلي سيستم را به درستي مديريت نمي‌كند و به ناچار فايل‌هاي تبادلي را به خارج از آن هدايت مي‌كند حتي در صورتي كه فضاي خالي لازم وجود داشته باشد و برخي ديگر بر اين باورند كه قرار دادن فايل‌هاي تبادلي بر روي i-RAM به جاي افزايش حافظه سيستم با اضافه كردن ماژولهاي حافظه i-RAM به آن ، عاقلانه به نظر نمي‌رسد .
در عمل نيز تفاوت چنداني ميان افزايش حافظه اصلي سيستم و ذخيره سازي فايل‌هاي تبادلي بر روي سخت ‌ديـسك و يا محـدود كردن حافظه سيستم و اخـتصاص دادن بـرخي از مـاژول ‌هـا به i-RAM جهت درايو فايل‌هاي تبادلي وجود ندارد . تنها مزيتي كه ما در استفاده i-RAM‌ براي اين منظور يافتيم ، زماني است كه شما چند جين ماژول حافظه قديمي DDR200 داشته و قصد قراردادن آنها دركنار ماژول‌هاي سريع سيستم خود را نداريد در اين هنگام تفكيك درايو فايل‌هاي تبادلي از درايور راه انداز ويندوز كاملا منطقي مي‌ باشد .
RAM براي برنامه هاي كاربردي
برنامه هاي متعددي با زمان راه‌اندازي طولاني وجود دارند كه مي توان به كمك i-RAM عملكرد آنها را سريع تر از پيش ساخت ، مدت زمان اجراي برنامه گرافيكي Photoshop با سخت ‌ديسك Raptor معادل 03/6 ثانيه ثبت شد در حالي كه اجراي آن از روي i-RAM 5/3 ثانيه زمان برد . اما اختلاف زمان اجراي برنامه‌ هاي Microsoft Office به حدي كم بود كه اندازه گيري آن را براي ما بسيار دشوار مي ‌ساخت .
عملكرد i-RAM در بايگاني و كپي نمودن فايل ها
كپي برداري از فايل‌هاي ذخيره شده در i-RAM به مكان ديگري از آن بسيار سريعتر از كپي برداري آن فايل ها در Raptor مي‌باشد ، در اولين سنجش ما كدهاي سورس مرورگر fire fox با حجم 300 مگابايت درون سخت‌ديسك Raptor كپي برداري نموديم و مدت زمان 6/77 ثانيه را براي اين عمليات ثبت نموديم . درحالي كه i-RAM همان سورس ها را در عرض 2/25 ثانيه كپي برداري نمود . با اين توضيحات ميانگين انتقال داده براي Raptor حدود 4 مگابايت بر ثانيه و براي i-RAM بيش از 12 مگابايت بر ثانيه است .
در سنجش بعدي تصوير يك سي‌دي 693 مگابايتي را كپي برداري نموديم در حالي كه Raptor عمليات كپي برداري را پس از 3/26 ثانيه به اتمام مي‌رساند درايو i-RAM تصوير سي‌دي را در عرض 6 ثانيه داخل خود كپي نمود ، ميانگين انتقال داده براي i-RAM در اين سنجش در حدود 100 مگابايت برثانيه و Raptor معادل 3/26 مگابايت بر ثانيه مي‌باشد.