عمکلرد حافظه رم در سیستم عامل لینوکس و ویندوز

استفاده از لینوکس برای یک کامپیوتر قدیمی می تواند گزینه مناسبی محسوب شود. اما چرا؟

زیرا بیشتر توزیع های لینوکس نسبت به ویندوز، که بر روی اکثر کامپیوترها نصب شده است، نیاز به سخت افزارهایی با مشخصات بالا ندارند. معمولا لینوکس فشار کمتری به CPU وارد می کند و نیاز به فضای زیادی بر روی هارد دیسک ندارد. اما آیا این موضوع در مورد رم هم صادق است؟

جواب این سوال بستگی به فاکتورهایی دارد. سیستم عامل های ویندوز و لینوکس  دقیقا به یک شکل از رم استفاده نمی کنند. اما هر دوی آن ها نهایتا کار مشابهی را انجام می دهند. بنابراین پیش از این که به این سوال پاسخ دهیم اجازه دهید تا ابتدا کمی درباره رم توصیح دهیم.

حافظه رم چیست؟

RAM یک حافظه قابل خواندن و نوشتن است که بر پایه طراحی فلش (Flash) ساخته شده و وظیفه اصلی آن حفظ داده ‌ها به صورت موقت برای پردازش در CPU است. رم داده ‌ها را در خازن ‌های موجود در حافظه خود ذخیره می ‌کند. از این رو به دلیل ماهیت خازن‌ ها، درصورت قطع برق، خازن ها انرژی خود را به سرعت از دست می ‌دهند.

تمام رم ها یکسان نیستند. دو نوع رم وجود دارد: DRAM و SRAM.

حافظه Static RAM چیست ؟

SRAM یک نوع حافظه RAM است که طبیعتا مثل حافظه های RAM دیگر یک نوع حافظه فرار یا volatile است و این بدین معناست که با رفتن برق از داخل این حافظه اطلاعات موجود در آن نیز حذف خواهد شد. در یک SRAM هر بیتی که داده در آن ذخیره می شود از چهار یا شش عدد ترانزیستور تشکیل شده است که با همدیگر تشکیل یک flip-flop را می دهند. هم چنین تعداد دیگری ترانزیستور نیز در این نوع حافظه وجود دارد که دسترسی خواندن و نوشتن به سلول های موجود برای ذخیره سازی داده را کنترل می کنند. شاید قبلا یک SRAM ساده از شش عدد ترانزیستور برای ذخیره سازی هر بیت داده استفاده می کرد اما امروزه SRAM هایی وجود دارند که می توانند از ۸ یا ۱۰ یا حتی بیشتر از این تعداد ترانزیستور برای ذخیره سازی یک بیت داده استفاده کنند. زمانی که تعداد ترانزیستورها کاهش پیدا می کند اندازه سلول های حافظه هم کاهش پیدا می کند ، هر کدام از سلول های موجود در یک SRAM می توانند در سه حالت قرار داشته باشند که به ترتیب Read و Write و حالت Standby می باشد. یک سلول زمانی در حالت Read قرار می گیرد که درخواستی به آن ارسال می شود و زمانی در حالت Write قرار میگرد که داده های موجود در آن تغییر کرده باشند. هم چنین یک سلول در زمانی که از آن استفاده نمی شود در حالت Standby قرار می گیرد.

حافظه Dynamic RAM چیست ؟

DRAM نیز یک نوع حافظه RAM است که طبیعتا مثل حافظه های RAM دیگر یک نوع حافظه فرار یا volatile است و این بدین معناست که با رفتن برق اطلاعات موجود در این حافظه نیز از بین می رود. DRAM به جای استفاده از ترانزیستور از خازن برای نگهداری هر بیت داده بصورت جداگانه استفاده می کند. زمانی که خازن ها شارژ می شوند دارای مقدار ۱ هستند و زمانی که شارژ ندارند به معنای عدد ۰ هستند و این همان بیت هایی است که در آن ها ذخیره سازی می شود. با توجه به این که خازن بر اثر گذشت زمان ممکن است شارژ خود را از دست بدهد بنابراین بصورت متفاوت بایستی محتویات داخل خازن ها Refresh شود تا مقادیر ذخیره شده در آن ها بصورت درستی نگهداری شود. هر سلول حافظه در DRAM شامل یک خازن و یک ترانزیستور است و این سلول ها در یک آرایه چهارگوش بصورت منظم در کنار هم قرار می گیرند. با توجه به ارزانتر بودن DRAM ها این نوع از حافظه ها بیشتر به عنوان حافظه اصلی در کامپیوترهای شخصی و هم چنین ایستگاه های بازی مورد استفاده قرار می گیرند. DRAM ها را معمولا بصورت Integrated Circuits یا IC در بسته بندی های پلاستیکی به بازار ارائه می دهند و این نوع از حافظه ها دارای پین های فلزی می باشند که به راحتی شما می توانید آن ها را روی شکاف های موجود بر روی مادربورد خود قرار دهید. امروزه حافظه های DRAM ای در بازار وجود دارد که می توان از آن ها به صورت ماژول های plug-in استفاده کرد. از انواع این ماژول ها می توان به Single In-line Memory Module یا SIMM و Dual-In Memory Module یا DIMM و هم چنین Single In-line Pin Package یا SIPP اشاره کرد.

تفاوت کلی بین حافظه های SRAM و DRAM در چیست ؟

به طور خلاصه می توان گفت که هم حافظه DRAM و هم حافظه SRAM هر دو از نوع فرار هستند. در کنار این تشابه این نوع حافظه ها تفاوت های مهمی هم با یکدیگر دارند. DRAM برای هر سلول حافظه به یک ترانزیستور و به یک خازن نیاز دارد. حافظه های DRAM از ساختار نسبتا ساده تری نسبت به حافظه های SRAM برخوردارند که برای هر سلول به شش عدد ترانزیستور نیاز دارد. از طرفی با توجه به استفاده از خازن ها حافظه های DRAM نیاز به Refresh شدن متناوب دارند تا داده های آن ها به روز بماند و مشکل ساز نشوند. DRAM ها ارزان تر و کندتر از SRAM ها هستند ، بنابراین از DRAM ها به عنوان حافظه های اصلی در کامپیوترها و و سیستم های شخصی استفاده می شود در حالیکه از SRAM ها برای سرعت بهتر و معمولا استفاده به عنوان Cache سیستم ها بهره برداری می شود.

کدام سیستم عامل نیاز به حافظه رم بیشتری دارد؟

نیازمندی های سیستم

ویندوز ۱۰ به ۲ گیگابایت رم احتیاج دارد. اما مایکروسافت به کاربران خود پیشنهاد می دهد که حداقل از ۴ گیگابایت رم استفاده نمایند. بگذارید این مقدار را با Ubuntu مقایسه کنیم که شناخته شده ترین نسخه از لینوکس برای کامپیوترهای دسکتاپ و لپ تاپ ها است. Canonical، توسعه دهنده Ubuntu مقدار ۲ گیگابایت رم را برای این سیستم عامل کافی می داند.

ممکن است بگویید که با این حساب تفاوت چندانی میان میزان رم مورد نیاز برای ویندوز و لینوکس وجود ندارد. باید گفت دلیل این قضیه آن است که Ubuntu  مانند ویندوز در محیط دسکتاپ اجرا می شود که دارای انیمیشن ها و ویژگی های سنگینی است. اگر شما به چنین ویژگی ها احتیاج ندارید در نتیجه می توانید  از Pixel، که یک محیط دسکتاپ از سیستم عامل Raspbian لینوکس عرضه می کند، بر روی ماشین های بسیار قدیمی و نه چندان قدرتمند استفاده کنید.

البته شما می توانید از ویندوز در سیستم خود استفاده کنید. به شرطی که رم بیشتری داشته باشید یا پاک کردن سیستم عامل خود از برنامه های غیر ضروری نیاز به حافظه رم کمتری پیدا کرده و در نتیجه پول کمتری صرف خرید رم برای سیستم خود کنید.

مقایسه اعداد و ارقام تنها بخشی از این داستان است. در واقع شما باید اطلاعات بیشتری در مورد رم داشته باشید تا مطمئن شوید که میزان کافی رم برای اجرای نرم افزارها در اختیار دارید.

حافظه رم چگونه کار می کند؟

اگر زمانی فرا برسد که ببینید فضای هارد دیسک شما پر شده است، مطمئن خبر خوشی نخواهد بود. اما این مسئله در مورد رم صدق نمی کند. در واقع می توان گفت یک حافظه رم خالی، یک حافظه هدر رفته است.

بگذارید با چند مثال این موضوع را شرح دهیم. یک مرورگر سریع می تواند یک صفحه را در چند ثانیه بارگذاری کند. اهمیتی ندارد که این مرورگر چطور بیت ها را در وب بارگذاری می کند. مهم این است که اگر اطلاعات قبلا در کامپیوتر شما ذخیره شده باشند، مرورگر هم می تواند کار خود را بهتر انجام دهد. برنامه هایی مانند مرورگر کروم یا فایرفاکس می توانند با کش کردن اطلاعات در رم سایت ها را سریعتر بارگذاری کنند.

زمانی که شما در حال ویرایش یک سند (document) هستید پردازشگرهای کلمه، سند باز شده شما را در رم ذخیره می کنند. زمانی که شما در حال برش فایل های ویدیویی هستید نرم افزارهای ویرایش ویدیو از رم استفاده می کنند. هم چنین زمانی که شما مشغول بازی کردن هستید این بازی های ویدیویی تمام رم شما را می بلعند چون کامپیوتر شما تلاش می کند تا تمام آن چه که بر روی صفحه نمایش اتفاق می افتد، مدیریت کند. اگر شما یک گیمر حرفه ای هستید بنابراین نسبت به یک کاربر معمولی به میزان بیشتری رم احتیاج دارید.

نرم افزارهای کاربردی تنها بخشی نیستند که از رم به عنوان مکانی با دسترسی سریع برای ذخیره فایل های موقت استفاده می کنند. علاوه بر این خود سیستم عامل نیاز به دسترسی به این بخش دارد. هر چه سیستم عامل شما بیشتر به رم نیاز داشته باشد، مقدار کمتری فضا برای نرم افزارها در حافظه رم باقی خواهد ماند. در حقیقت سیستم عامل ویندوز دارای قسمت هایی است که سعی می کنند در هر زمانی از رم استفاده کنند. به همین دلیل است که ویندوز نسبت به لینوکس نیاز به سیستمی با مشخصات بالاتر  دارد. تنها کافی است که نگاهی به لیست نرم افزارهای موجود در منوی استارت ویندوز در یک کامپیوتر امروزی بیندازید. آنگاه متوجه خواهید شد که چیزی بیشتر از آنچه که فکرش را می کردید در پس زمینه ویندوز در حال اجرا شدن است که البته شما آن ها را نمی بینید.

زمانی که تمام فضای رم شما پر شود، طبیعتا کامپیوتر شما شروع به ذخیره فایل های موقت بر روی هارد دیسک خواهد کرد. از آن جایی که عملیات خواندن و نوشتن بر روی هارد دیسک کندتر از انجام این عملیات بر روی رم است، عملکرد سیستم شما نیز کند خواهد شد. به همین دلیل است که وقتی مرورگری را می بندید که برگه های زیادی را در آن باز کرده بودید، ناگهان دوباره سیستم شما احیا شده و سرعت می گیرد. در واقع با این کار فورا چندین گیگابایت از فضای رم آزاد شده و به سایر نرم افزارهای کاربردی اختصاص می یابد.

لینوکس در مقابل ویندوز

نقطه قوت لینوکس این نیست که بتواند به طور جادویی کاری کند که کامپیوتر شما همان نرم افزارهای کاربردی که در ویندوز اجرا می شدند را با مصرف کمتری از حافظه رم اجرا کند. حتی یک مرورگر در لینوکس می تواند تا چند گیگابایت از حافظه رم را اشغال کند. همان اتفاقی که در ویندوز رخ می دهد.

جهت دسترسی به فضای بیشتری از حافظه رم در ویندوز، شما انتخاب های زیادی ندارید. یا باید تعداد نرم افزارهای در حال اجرا را کاهش دهید، از جمله سرویس هایی که در پس زمینه ویندوز در حال اجرا شدن هستند یا این که رم بیشتری به صورت سخت افزاری به سیستم خود اضافه کنید. در صورتی که قصد دارید گزینه دوم را کنید به شما پیشنهاد می کنیم تا از ویژگی ReadyBoost در ویندوز استفاده نمایید. این قابلیت از ویندوز ویستا به بعد عرضه شد. شما با استفاده از این ویژگی می توانید یک درایو فلش را به رم کامپیوتر خود تبدیل کنید. این کار ۲ مزیت دارد. اول این که هزینه آن نسبت به خرید یک رم کمتر است. دوم این که با این کار سیستم شما دیگر از هارد دیسک استفاده نمی کند و در نتیجه با افت سرعت مواجه نخواهید شد.

شما می توانید تمام این کارها را در لینوکس نیز انجام دهید. اما این تنها ابتدای راه است و مدیریت منابع کمی در لینوکس دشوار است. به همین دلیل به شما توصیه می کنیم تا به جای استفاده از توزیع Ubuntu که از فرایندهای به اصطلاح resource-intensive استفاده می کند از توزیع دیگری استفاده نمایید که وابستگی کمتری به منابع سیستمی داشته باشد. در این میان صدها توزیع دیگر از لینوکس وجود دارد اما تنها تعداد کمی از آن ها هستند که می توانند با کامپیوترهای قدیمی که دارای حافظه رم پایینی هستند خود را تطبیق دهند. (resource-intensive task به فرایند یا مجموعه ای از فرایندها گفته می شود که به زمان یا منابع سیستمی بسیار مهم احتیاج دارند. هم چنین این فرایندها گاهی اوقات برای اجرا شدن نیاز به دستیابی انحصاری به حجم زیادی از داده ها دارند.)

برخلاف لینوکس، سیستم عامل ویندوز این امکان را به کاربران خود می دهد تا برخی از انیمیشن ها یا تم‌ها را غیرفعال کنند. اما در هر صورت شما هیچ راه گریزی ندارید و ناچار هستید که از واسط گرافیکی ویندوز استفاده نمایید و باید گفت که این واسط گرافیکی چندان سبک هم نیست.

حتی اگر شما علاقمند به یکی از توزیع های لینوکس باشید و آن را نسبت به سایر توزیع ها ترجیح دهید، با این حال می توانید با انتخاب نرم افزارهای کاربردی سبک برای لینوکس مصرف منابع سخت افزاری خود را کاهش دهید. این همان کاری است که شما می توانید در ویندوز با انتخاب نرم افزاهای مشابه انجام دهید. اما اجرای نرم افزارهای سبک در یک محیط دسکتاپ سنگین می تواند باز هم نمی تواند نتیجه ایده‌الی به همراه داشته باشد.

نتیجه گیری:

اگر شما کامپیوتری با ۵۱۲ مگابایت رم داشته باشید، بهتر است از لینوکس استفاده کنید. لینوکس دارای تعداد بسیار زیادی توزیع است که با انتخاب آن ها می توانید سیستم خود را تبدیل به یک کامپیوتر پرقدرت امروزی نمایید. اما با این وجود فرایندها و نرم افزارهایی وجود دارند که فضای رم را بسیار اشغال می کنند و متاسفانه باید گفت که مرورگرها یکی از این نوع نرم افزارها هستند.

توزیع های زیادی از لینوکس وجود دارند که نسبت به ویندوز ۱۰ رم کمتری مصرف می کنند. اما توزیع هایی هم وجود دارند که به اندازه ویندوز ۱۰ به رم احتیاج دارند. بنابراین شما با انتخاب توزیع لینوکس مورد نظر خود دقیقا مشخص می کنید که چه مقدار رم استفاده خواهید کرد. در واقع نمی توان گفت صرفا به این خاطر که شما از سیستم عامل لینوکس استفاده می نمایید، در نتیجه رم کمتری هم مصرف می کنید. اگرچه شانس زیادی وجود دارد تا این شرایط را به انتخاب توزیع مناسب لینوکس به وجود آورید.

شما از چه مقدار رم در کامیپوتر خود استفاده می کنید؟

آیا از سیستم عامل ویندوز استفاده می نمایید یا لینوکس؟

تجربه خود را در این زمینه در میان بگذارید.