1.2.3 BELLEKLER (Memory)

1. 1.2.3 BELLEKLER (Memory) Bellek, bilgisayarda çalışır haldeki programların içerdiği komut dizilerinin, aygıtlara ait yapısal bilgilerin depolandığı, işlem sırasında oluşan değerlerin ve ileride kullanılmak üzere saklanmış verilerin depolandıkları kayıt ortamlarıdır. Resim 6. RAM Bellek Günlük yaşantımızda kullandığımız çoğu elektronik cihaz üzerinde bellekler yer almaktadır. Başta bilgisayarlar olmak üzere cep telefonlarında, hesap makinelerinde, araba radyolarında, televizyonlarda bilgilerin taşınması için bellekleri kullanmaktayız. Elektronik devrelerin çipsetlerinde o devrenin nasıl çalışacağım belirleyen bellekler mevcuttur.Bellekler elektronik olarak bilgileri depolarlar.

2. İşlemci her tür bilgiyi bellekten alır. Bilgisayarın açılması ve kapanmasında belleklerin yeri çok önemlidir. İşletim sistemi, programlar ve kullanılacak verilerin tamamı bellekte yer alır. Bellek ile işlemci sürekli iletişim halindedir. Bellek her zaman sabit diskten daha hızlıdır.Eğer işlemci bellek yerine bilgileri sabit diskten alsaydı işlemlerimizi çok yavaş şekilde yapardı. Bellek sayesinde işlem performansı üst seviyelerde yer almaktadır. Temel olarak 2 tür bellek vardır: Kalıcı Bellek: İçerdiği veriler üzerine kaydedilmiş, elektrik kesintilerinden etkilenmeksizin taşıdığı verileri koruyabilen belleklerdir. Üretici firma tarafından aygıta eklenir. Geçici Bellek: Yapı, çalışma sistemi ve kullandıkları amaçlara göre çok çeşitlilik gösteren bu bellekler elektriğe bağlı olarak çalışırlar.Sisteme enerji geldiği sürece bilgi depolar ve depolanan bu bilgilerin gerektiğinde kullanılmasını sağlarlar.

3. Bellekler Nasıl Çalışır? - Güç düğmesinden bilgisayar açıldığında; bilgisayar verileri ROM'dan alır ve POST (Power On Self Test) işlemini BIOS tarafından gerçekleştirir. Bu işlem aygıtların normal çalışıp çalışmadığını test etmektedir. - Bilgisayar ROM'daki BIOS ile saklama cihazları hakkındaki bilgileri alır ve açılış aygıtını tespit eder. Bu aşamada tak-çalıştır aygıtları da tespit edilir. - İşletim sistemi diskten çağırılarak RAM belleğe yükler. İşletim sisteminin en önemli kısmı bilgisayar açık olduğu müddetçe RAM'de saklanır. Böylece işlemcinin direk olarak işletim sistemine erişimini sağlayacaktır. Dolayısıyla sistem performansı da artacaktır. - İşletim sistemi yüklendikten sonra herhangi bir uygulama çalıştırıldığında bu RAM belleğe yüklenecektir. - Çalıştırılan uygulama yüklendiğinde bununla beraber ihtiyaç duyulan dosyalarda RAM belleğe yüklenir. - Herhangi bir uygulama kapatıldığında uygulama sabit diske yazılacak ve RAM bellekteki kopyası silinecektir.

4. Şekil 4. Bilgisayarlarda Veri Kullanma Basamakları Bellek Türleri 1 - Read Only Memory (ROM) PROM - EPROM - EEPROM - FLASH 2- Random Access Memory (RAM) - Static RAM - Dynamic RAM

5. ROM (Read Only Memory) Sadece okunabilir bellek türüdür. Üretici firmaların yüklediği yazılımları bulundurur. BIOS'ta bir ROM cipi üzerindedir. ROM bellekler ROM, PROM, EPROM, EEPROM, FLASH bellekler olarak gruplandırılmaktadır. Elektriklerin kesilmesi halinde bile üzerinde bilgileri sürekli taşımaktadır. ROM bellekler yüksek gerilim altında çıkışların yakılması mantığına göre çalışırlar. Bir ayak üzerinden gelen veri (+) veya (-) konumundan çıkış yapar. (+) l'e (-) O'a karşılık geldiği düşünülürse bir transistor ün + çıkışı yakılarak tıkandığında bu ayak üzerinden çıkan değer 0 bit değeri olacaktır. Bu şekilde programlanmış bir belleğin silinmesi veya değiştirilmesi mümkün değildir.

6. PROM (Programmable ROM): Genellikle boş satılan PROM cipi bir defaya mahsus olmak üzere kullanıcılar tarafından programlanabilir. Programlama işlemi için CD yazıcıya benzer özel bir cihaz kullanılır. Diğer ROM belleklere nazaran daha hassastır. Statik elektrikten bile etkilenerek bozulabilirler.

7. EPROM (Erasable Programmable ROM):PROM cipine benzerler. PROM'dan tek farkı, kullanıcı tarafından yazılım desteği ile silinebilme özelliğidir. Aynı çip üzerine defalarca yazma ve silme işlemi yapılabilir. Bilginin silinebilmesi için ultraviyole (UV) ışın kullanılır. Her programlama işlevinden sonra, pencere üzerindeki bant kapatılır.

8. EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM): EPROM'daki ultraviyole ışınları yerine, elektriksel olarak yazma ve silme işlemi yapılan ROM'lardır. Fakat cipin belirli bir bölümü sadece yazılabilmek için uygundur. Bir seferde 1 byte veri yazma kapasitesiyle yavaş belleklerdir.

9. FLASH:Flash belleklerde birer EEPROM'dur.Fakat gelişmiş ve çok hızlıdırlar. İsmini bu hızında almışlardır. FLASH bellekler EEPROM'lardan oldukça hızlı şekilde çalışırlar. Bilgisayarda flash bellekler BIOS'la ve USB disk olarak bilinen taşınabilir belleklerle birlikte kullanılır.

10. RAM (Random Access Memory) Bilgisayar açıldığı andan itibaren işlemcinin ihtiyaç duyduğu tüm verileri, çalışan programların komut dizilerini, kontrol ve denetim görevi yapan eklentilerin saklandığı temel depodur. RAM bellekler birbirinden bağımsız çalışan hücrelerden oluşurlar. Her hücrenin sayısal adresi vardır. RAM hücrelerinin veri çıkış noktaları veri yoluna, veri yolu da aradaki bellek denetleyicileri ile bağlantılı olarak işlemciye bağlanmıştır. RAM'ler bilgisayarın çalışma esnasında kullanılan en önemli iki birim olan işlemci ve depolama ünitelerin uyum içinde çalışabilmesi için iki birim arasında yer alır. Depolama üniteleri, işlemcinin hızına ayak uyduramayacak kadar yavaştırlar. İşlemcinin istediği bilgilerin hızlı bir şekilde alınabilmesi için RAM bellekler kullanılır. RAM'lerin tam anlamıyla karşıtı SAM (Serial Access Memory)'lerdir. Bu tür belleklerde bilgiye erişim, belirli bir sıra takip edilerek sağlanır. En güzel örnek teyp kasetleridir.

11. SRAM (Static RAM):Veriye erişim bir adres üzerinde bakılarak erişildiği için, yani verinin bulunduğu adrese doğrudan gidildiği için DRAM'lerden daha hızlıdır.Önbellek olarak kullanılan Ll, L2 ve L3 önbellekleri için kullanılır.SRAMteknolojisi; transistor kullanan, çok hızlı çalışan ve pahalı bir teknolojidir. SRAM'lerde kondansatör yoktur. Kondansatörün yaptığı akım tetikleme işi yapılmadığı içinde statik denilir. SRAM teknolojisi asenkron, senkron ve pipeline brust isimleri altında 3 bölüme ayrılır. AsenkronRAM: Sistem saat frekansına bağlı olmadan çalışan L2 ve L3 olarak bilenen önbellekler asenkron belleklere örnektir. Senkron RAM: Sistem saati ile uyumlu olarak çalışan daha hızlı ve daha pahalı bir SRAM teknolojisidir. Pipeline Brust ise işlemci konusunda da anlatıldığı gibi bir seferde işlemciye daha fazla bilgi gönderen SRAM teknolojisidir.

12. İşlemcinin bütün işlemler için RAM ile iletişim kurması işlem zamanının artmasına neden olur. Bu nedenle, uygulama esnasında sıkça icra edilen komutların işlemci tarafından kolayca alınabileceği bir yerden (önbellek) alınmalıdır. Önbelleğin tek amacı işlemci ile anabellek arasındaki hız farkının olumsuz etkisini düşürüp, işlemci bekleme zamanını en aza indirmektir. Önbellek, Ll, L2 ve L3 gibi isimlerle isimlendirilmektedirler. Bu belleklerin aktif olması için BIOS Setup'ta Level 1 Cache ve Level 2 Cache gibi seçeneklerin aktif edilmesi gerekir.

13. LlÖnbelleği:işlemci üzerinde yer alan ana önbellektir. Sık kullanılan komut ve fonksiyonların tutulduğu bölümdür. En hızlı önbellektir ancak boyut olarak az miktardadırlar. Bu yüzden işlemci özelliklerinde pek bahsedilmez. 64, 128 kb gibi boyutlardadırlar. L2 Önbelleği:İkincil önbellektir.Anakart ya da işlemci üzerinde olabilir. Asıl amacı, çok sık kullanılan komut ya da fonksiyonları üzerinde tutarak tekrar aynı istek işlemciden geldiğinde işlemi daha hızlı gerçekleştirerek performans artışı sağlamaktır. Günümüzde 2-16 MB'lık önbellek (L2) kullanılmaktadır. L2 önbelleği için birçok SRAM teknolojisi geliştirilmekte ve erişim hızı her geçen gün arttırılarak erişim süresinin düşmesi sağlanmaktadır. L3 Önbelleği:Performans arttırmak için HT teknolojisi işlemcilerde eklenmiş bir önbellektir. Amacı L2 ile aynıdır. Bu bellek sayesinde yoğun veri transferi işlemlerinde daha iyi performans sağlanmaktadır.

15. DRAM(Dynamic RAM): Bilgisayarlarımızda anabellek olarak kullandığımız bellek modelidir. Değişen ve gelişen RAM teknolojisi sayesinde her yıl yeni DRAM'ler piyasaya çıkmaktadır. DRAM teknolojisinde, kondansatör ve transistor birlikte kullanılmıştır. Veriler transistor bacaklarında bilgileri oluştururken, kondansatörde devreye elektiriği tazeleme işlevinde kullanılmaktadır. Bu da o hücrelerdeki verilerin değişebilirliğini sağlamaktadır. DRAM içindeki kondansatörler bilginin tutulabilmesi için binlerce defa tazeleme işlemi yaparlar. İsimlerini bu tazeleme işleminden almaktadırlar. Bu yüzden de SRAM'lerden yavaştırlar.

16. EDORAM Extanded Data Out DRAM: Günümüzde bilinen ve hatırlanan en eski RAM türüdür.Tek taraflı bir modül kullanırlar. Anakart üzerine 45 derecelik bir açıyla yaklaştırılıp takılırlardı. Boyut olarak 64 MB a kadar ulaşmışlardır. Ancak en çok 16 ve 32 MB'lık boyutları kullanılmıştır. Çalışma süreleri ise 50-70 ns(nanosaniye) dir. SIMM yuvalara takılan bu RAM türünde işlem yapma esnasında ilk başlatılan komut ya da istek tamamlanmadan sonraki işlemler başlatılabilir.

17. SDRAM (Synchronous DRAM):EDORAM'lerden sonra geliştirilen ve hala bilgisayarlarda kullanılan DRAM türüdür. 100 ve 133 MHz hızlarda olan sistem ve diğer RAM'lerle senkron olarak çalışabilen SDRAM'ler ilk olarak Pentium 2'lerle kullanılmıştır. En çok piyasada kalan RAM türüdür. Pentium 4'lere kadar kullanılmışlardır. Halen eski bilgisayarlar için kullanılmaktadırlar. Senkron kontrol sayesinde bilgi alışverişi sistem saatine bağımlı olarak yapılarak işlemcinin gereksiz beklemesi kaldırılmış ve PC100 ve 133 standardında iki tür olarak üretilmiştir. Pin sayısı 168 dir. Bilgisayara iki farklı RAM takılacaksa küçük hızda çalışmaktadırlar. Bu yüzden hızlarının aynı olmasına özen gösterilmelidir.

18. DDRRAM:Bant genişliğinin daha fazla olması dışında SDRAM'lerle aynıdır. Hızları SDRAM'lerin 2 katında üretilmiştir. İlk zamanlar 533 MHz ile çalışan DDRRAM'ler bulunmaktaydı. Pin sayıları 184 pin ile RDRAM'lerle aynıdır. RDRAM'lerden ucuz oldukları için piyasanın tek hakimi olmuşlar ve gerilim değerleri düşürülerek DDR2 teknolojisine ulaşmışlardır. DDR2' de hızlar 1GHz leri bulurken pin sayısı olarakta 200 pinle daha fazla bacak sayısını desteklemiştir. DDR2 teknolojisinden sonra çıkan DDR3 teknolojisiyle RAM'ler daha az voltaj ile çalışan daha hızlı RAM teknolojilerini hayatımıza sokmuştur. DDR3'ler 240 pinden oluşmaktadır.

19. RDRAM (Rambus DRAM):Rambus şirketi tarafından kullanılmaya başlanmıştır. 800 MHz hızında çalışmaktadırlar. Paralel olarak çalışan kanallar sayesinde yüksek çalışma hızındadırlar. RDRAM'ler en yakın takipçisi olan belleklerden bile 2 kat daha hızlı çalışmaktaydılar. Fiyatı yüksek olduğu için piyasada tutunamamıştır. Bu bellekleri dış görünüşünden tanımaktaydık. Yüksek hızından dolayı çok ısınan bu RAM'lerin dışında soğutucu bir kapsül bulunmaktaydı.

20. 1996 da ,Fast Page Mode ( FPM )1997 de , Extanded Data Out ( EDO RAM ) 1998-1999 da, Synchronous DRAM ( SDRAM ) 2000-2001 de , Rambus ( RDRAM ) ve Synchronous DRAM ( SDRAM )2002 de, SDRAM , DDR RAM ve RDRAM2003 - 2004 de : DDR RAM 12004 - 2005 de : DDR RAM 1 ve DDR RAM 22006 - 2008 de DDR RAM 22008 - 2010 da DDR RAM 3 bellekleri yaygın olarak kullanılmaktadır.

21. Bellek Seçiminde Dikkat Edilmesi Gerekenler 1-Belleğin sistem hızına uygun olması 2-Anakartın bellek desteği 3-Çalışma gerilimlerinin aynı olması. Örneğin DDR RAM'ler 2,5 voltla çalışırken DDR2'ler 2 volt civarında çalışırlar. 4-RAM geliştirmelerinde ayrı tür ve hızlarda RAM takılmamalıdır. Böyle bir durum bilgisayarın kilitlenmesine neden olabilir. "Sistem Geçersiz İşlem Yürüttü" mesajı ortaya çıkar. 5-Bir sistem oluştururken bellek kapasitesinin uygun şekilde belirlenmesi gerekir. AGP ekran kartının belleği düşük olması halinde ana belleği kullanacaklardır. İşletim sisteminin çalışabilmesi için ihtiyaç duyulan RAM'in en az 2 katı büyüklüğünde ana bellek seçmek uygun olacaktır.

22. RAM Uyumsuzlukları RAM'lerin uyumsuz ve bozuk olması uzun-kesik (2-3 sn süreli) sinyal sesi ile belli olur. Bazen sistem açılmayabilir. "Memory Test Fail" şeklinde hata mesajı varsa RAM'ler çıkarılıp kontrol edilmeli ve tekrar takılmalıdır.