1.2.1. SRAM (Static Random Access Memory-Statik Rastgele Erişimli Bellek)
SRAM, DRAM’den daha hızlı ve daha güvenilir olan, ama onun kadar yaygın
olmayan bir hafıza çeşididir.
SRAM’lere statik denmesinin sebebi, DRAM’lerin ihtiyaç duyduğu tazeleme
operasyonuna ihtiyaç duymamalarıdır; çünkü elektronik yükü DRAM’daki gibi orijinal
konumunda tutan bir depolama hücresi esasına dayanmayıp, akımın belli bir yönde sürekli
taşınması prensibine göre çalışırlar. SRAM’ler-genellikle-sadece ön hafıza (cache) olarak
kullanılır. Bunun altında iki temel sebep yatar:
SRAM’ler DRAM’lerden daha hızlıdır.
SRAM’lerin üretim maliyetlerinin DRAM’lerinkine oranla çok daha yüksek olması.
Statik belleklerde mandallı röle devreler kullanılır. Röleye voltaj uygulandığında role
harekete geçer ve "elektriği iletemez" durumdan "iletir" duruma geçer. Elektrik akımının bir
kısmı röleyi bu hâlde tutmak için kullanılır. Böylece role devresi kapı mandalı gibi bir
kuvvet ya da sinyal gelinceye kadar durumunu korur. Gerekli sinyal geldiğinde elektriği
keser ve bu duruma kilitlenir. Böylece bir biti saklamak için gerekli iki durum elde edilmiş
olur. Bu özellikteki çok sayıdaki devre bir araya gelerek statik bellek yongasını oluşturur.
Statik belleklerde anlatılan bu yapı, şimdiki fash belleklerde kullanılan yapı ile aynıdır.
SRAM Chiplerinin Çeşitleri1.2.2. DRAM ( Dynamic Ramdom Access Memory-Dinamik Rastgele Erişimli
Hafıza)
“Rastgele erişim” ifadesi, bilgisayarın işlemcisini hafızanın ya da verinin tutulduğu
bölgenin herhangi bir noktasına direkt olarak erişebileceğini belirtmek için kullanılır. Bu tür
hafızalar veriyi tutabilmek için sabit elektrik akımına ihtiyaç duyarlar. Bu yüzden depolama
hücrelerinin her saniyede yüzlerce kez ya da her birkaç milisaniyede bir tazelenmesi yani
elektronik yüklerle yeniden yüklenmesi gerekir. DRAM’in doğasındaki dinamiklik buradan
gelmektedir.
Mikroişlemcilere benzer olarak hafıza çipleri de milyonlarca transistör ve
kapasitörden oluşan entegre devrelerdir. Genel hâli ile bilgisayar hafızalarında (DRAM,
Dynamic Random Access Memory) bir transistör ve bir kapasitör, birlikte bir hafıza
hücresini oluştururlar ve tek bir bit bilgiyi temsil ederler. Kapasitör bir bitlik bilgiyi (0 veya
1) tutar, transistör ise bir anahtar görevi görerek bilginin okunmasını veya değiştirilmesini
kontrol eder.
Kapasitör elektronları, bir kova şeklinde düşünülebilir. Bir hafıza hücresinde “1”
bilgisini tutabilmek için kovanın, yani kapasitörün elektronlar ile dolu olması gerekmektedir.
“0” bilgisini hafızada tutmak için ise kovanın, yani ilgili kapasitörün boş olması
gerekmektedir. Buradaki temel problem, kovadaki elektron kayıplarıdır. Birkaç milisaniye
içerisinde kova kayıplardan dolayı boşalabilmektedir. Bu nedenle dinamik hafızaların
işlevlerini yerine getirebilmeleri için “1” bilgisini tutması, gereken hafıza hücrelerindeki
kapasitörlerin CPU veya hafıza denetleyicisi (memory controller) tarafından sürekli
doldurulması gerekmektedir. Bunun için memory controller hafızayı okur ve dolu olması
gerekenlerin sürekli dolu olmasını sağlar. Bu tazeleme işlemi saniyede binlerce kez yapılır.
Her hafıza hücresinde 1 bit’lik veri saklanır. Bu 1 bit’lik veri, hafıza hücresinde
elektriksel bir yük olarak depolanmaktadır. Bulunduğu konumun satır ve sütun olarak
belirtilmesi hâlinde veriye anında ulaşılması mümkündür. Ne var ki DRAM, geçici (ya da
uçucu, volatile) bir hafıza türüdür; yani tutmakta olduğu veriyi elinden kaçırmaması için
sürekli elektrik gücüyle beslenmek zorundadır. Güç kesildiği anda RAM’ deki veri kaybolur.
RAM hücremizi dışarıya bir vanayla bağlı olan bir hazne olarak düşünelim. Verimizi
yani hücrelerde saklanan 0 veya 1 değerlerinden birini saklayan bitlerimizi de haznemizin
boş ya da dolu olma durumu olarak, suyu ise yine aktığını varsayabileceğimiz elektriksel yük
yani elektronlar olarak modelleyelim. Bu modele göre; RAM hücrelerimiz, yani küçük su
hazneciklerimiz, saklayacakları veri 0 ise boş, 1 ise dolu oluyor. Bellek tablomuzda bir
sütunda yer alan yani dikey olarak komşu olan haznelerin tümü ortak bir boruya bağlıdır.Erişim sırasında, önce adresin gösterdiği satırdaki bütün hazneleri bulundukları sütunlardaki
ana boruya bağlayan küçük vanalar aynı anda açılıyor ve tüm satırın sakladığı veri okunuyor.
Sıra geliyor bu satırın hangi sütununun ayıklanacağına. Bunun için bir kısmı satırla ilgili
işlemlere eş zamanlı olarak adresin gösterdiği sütun numarası çözümleniyor.DRAM’lerin bellek tasarımcılarına çekici gelmesinin, özellikle de bellek büyük
olduğu zaman, çeşitli nedenleri vardır. En önemli üç nedeni şöyle sıralayabiliriz:1.2.3. FPM DRAM (Fast Page Mode DRAM-Hızlı Sayfa Modu DRAM)
Bellek bir çok satır ve sütundan oluşan bir dizi gibi düşünülebilir. Satır ve sütunların
kesiştiği yerlerde bellek hücreleri bulunur. Bellek kontrolcüsü belleğin içindeki herhangi bir
yere ulaşmak için o yerin hem satır hem de sütun olarak adresini vermek zorundadır.
DRAM dizinindeki bir yeri okumak için ilk önce satır, sonra da sütunu seçmek için
elektrik sinyali gönderir. Bu sinyallerin bir dengeye kavuşması bir miktar zaman alır. Bu
süre içinde de verilere ulaşılamaz. Fast Page Mode (kısaca FMP) RAM’ler bu süreci
hızlandırmak için okuyacağınız bir sonraki verinin aynı satırın bir sonraki sütununda
olduğunu varsayar. Çoğu zaman bu varsayım doğrudur ve bu da satır sinyalinin dengeye
kavuşmasını beklemeye gerek kalmadığı anlamına gelir.
Ama işlemci verileri çok hızlı istemeye başlarsa bu yöntemin güvenilirliği azalır (33
MHz’in üstünde çalışan işlemciler için bu durum geçerlidir). Çünkü bu hızlarda adres
sinyalleri kararlı duruma gelecek kadar uzun zaman bulamazlar. Bu sorunu çözmek için
EDO RAM’ler geliştirilmiştir.
FPM DRAM, EDORAM’ler duyurulmadan önce, bilgisayar sistemleri için geleneksel
belleklerin yerini tutmaktaydı. FPM, 2, 4, 8, 16 veya 32 MB’lik SIMM modüllerine
yerleştirilmiştir. Tipik olarak 60 veya 70 ns’lik versiyonları bulunmaktadır.
1.2.4. EDO DRAM (Extended Data Out–Genişletilmiş Veri Çıkışı)
EDO RAM’ler belleğe erişim süresini daha da kısaltmak ve bu arada da güvenilirlik
sorununu çözmek üzere geliştirilmiştir.
EDO belleklerin performansı, yüzde beş ile on civarında artırdığı görülmektedir. FPM
RAM’lerin güvenilirlik sorununu çözmek için EDO RAM’lerde çıkışa bir dizi ikincil bellek
hücreleri eklenir. Bu ikincil hücreler okunmak için veri istediği zaman bu verileri alır ve
CPU’nun güvenilir bir şekilde okumasına yetecek kadar uzun bir süre saklarlar. Bu teknikle
50 MHz’e kadar bus hızları için (mikroişlemci değil, bus hızı) güvenilir ve hızlı bir okuma
yapabilir. Bu hızın da üzeri için daha fazla ek devreye ihtiyaç vardır. Burst EDO RAM
olarak adlandırılan bir teknikle CPU’nun, örneğin, birbiri ardı sıra gelen ilk dört adresi
okumak istediği varsayılır ve bu adreslerdeki bilgiler alınır. Bu yöntemle 66Mhz’lik bus
hızlarında bile çalışılabilir.
72-pin SIMM konfigürasyonu EDO RAM’in genelde 60 ns’lik versiyonları satılır.
Günümüzde kullanılmamaya başlanmıştır.
1.2.5. SDRAM (Senkronize DRAM)
SDRAM 1996 yılının sonlarına doğru sistemlerde görülmeye başlandı. Daha önceki
teknolojilerden farklı olarak kendisini işlemcinin zamanı ile senkronize edecek şekilde
tasarlanmıştır. Bu da bellek kontrolcüsünün istenilen verinin ne zaman hazır olacağını kesin
olarak bilmesini sağlıyordu. Böylece işlemcinin bellek erişimleri sırasında daha az beklemesi
sağlandı. SDRAM modülleri kullanılacakları sisteme göre farklı hızlarda üretilmektedirler.
Böylece sistemin saat hızı ile en iyi biçimde senkronize olmaktadırlar. Örnek olarak PC66
SDRAM 66MHz'de çalışır, PC100 SDRAM 100MHz'de çalışır, PC133 SDRAM 133MHz'de
çalışır. 100 ve 133 sistem veri yolu hızını gösterir.
Bellekler, dizeler ve sütunlardan oluşan hücrelerden oluşur. Bilgiler bu hücrelerdeki
dizelere ve sütunlara kaydedilir..1.2.6. DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
DDR SDRAM teknolojisi gelecek vaat eden bir bellek teknolojisidir. Teorik olarak
DDR SDRAM bellekler, SDRAM belleğin sun,duğu bant genişliğinin iki katını sunuyor.
Adından da anlaşılacağı üzere yine senkronize yani sistem veri yolu hızı ile aynı hızda
çalışmaktadır. Bant genişliğini iki katına çıkaran özellik ise saat vuruşlarının yükselen ve
alçalan noktalarından bilgi okuyabilme yeteneğinin olmasıdır. SDRAM'da ise bilgi alma
yönü saat vuruşlarının yükselen noktalarındandır. Buradan yola çıkarak teorik olarak 133
MHz hıza sahip olan DDR bellek 266 MHz hıza sahip olan SD bellek ile aynı performansı
verecektir.
SDRAM'e benzer olarak DDR SDRAM'de yapısı için DIMM modüllerini kullanır.
DIMM'in yapısı gereği, geniş veri çıkışı ve hızı sunan 64 bit'lik veri bağlantısı kullanılır.
Buna rağmen DDR SDRAM'ler günümüzdeki SDRAM kontrolcüleri ile uyumlu değildir.
DDR SDRAM'leri kullanabilmek için çipset ve anakart üreticilerinin DDR SDRAM için
uyumlu aygıtlarını üretmeleri gerekmektedir.
DDR SDRAM bellek türüne ihtiyaç duyulmasının nedeni, sistem veri yolu hızlarının
işlemcilerin çalışma frekanslarının çok gerisinde kalmasıdır. Günümüz işlemcilerinin veri
işleme hızlarının çok yüksek olması çok hızlı bellekleri de beraberinde getirmiştir.
DDR RAM'in faydalarını şöyle sıralayabiliriz:
DDR belleğin yüksek veri transferi oranı sayesinde performans artışı, DDR RAM'in
sunduğu veri bant genişliği SDRAM'den daha fazladır. 100 MHz’de çalışan
SDRAM 800 MB/sn bellek bant genişliği sunarken, yine 100 MHz’de çalışan DDR
RAM’in her saat vuruşunun hem yükselen hem de alçalan tarafında veri
okuyabilmesi sonucunda sunduğu bellek bant genişliği ise 1600 MB/sn’dir.
Grafik ağırlıklı dosyalar kullanılırken daha iyi performans sağlar.
Dijital ve multimedya ortamlarda daha net grafikler elde edilr.
DIMM DDR SDRAM bellekler SDRAM’lerle hemen hemen aynı büyüklükte olsa da
takıldığı soket 168 pin’den 184 pin’e çıkarıldığı için DDR belleklerle beraber yeni ana
kartlarda üretilmeye başlanmıştır.
DDR RAM şu an her saat vurusunda 2 veri paketi değil, 4 veri paketi
okuyabilmektedir. Bu da bellek bant genişliğini 4,8 GB/sn gibi çok yüksek bir rakama
ulaştırıyor.
Üretim maliyeti olarakta SDRAM’lerden pek bir farkı olmayan DDR RAM'ler, geniş
veri yolu gerektiren multimedya uygulamalarında çok olumlu sonuçlar vermiştir.
Grafik işlemciyle bellek arasındaki veri yolu yetersizliği DDR RAM’lerle aşılmıştır.
DDR RAM belleklerin sağladığı geniş veri yolu, ekran kartlarının en yüksek
çözünürlüklerde bile performans kaybına uğramadan görüntü oluşturmalarına imkân
sağlıyor.
DDR SDRAM geleneksel SDRAM gibi "paralel veri yolu" mimarisini kullanır, fakat
daha az güç harcar.
DDR SDRAM’lerin isimlendirmesi ise iki şekilde olmaktadı: Hızına göre ve sunduğu
bant genişliğine göre. Hıza göre isimlendirilenler: Örneğin DDR266 veya DDR333. 266 ve
333 gibi ifadeler, bu DDR SDRAM'lerin maksimum sırasıyla 266 ve 333 MHz’de çalışmak
için üretildiğini belirtir.
Hıza göre isimlendirme, hatırlama ve kullanma açısından daha kolay. Ve genelde hıza
göre isimlendirme kullanılıyor. Diğer taraftan ise bant genişliğine göre adlandırılanlar da
vardır. Örneğin 266 MHz’de çalışan bir DDR SDRAM’in, bir diğer ifadeyle DDR266’nin,
sunduğu maksimum bant genişliği 2100 MB/sn’dir. PC2100 DDR SDRAM şeklinde
isimlendirilir.
1.2.7. DRD RAM ( Direct Rambus DRAM)
RDRAM, yenilikçi bir bellek teknolojisine sahiptir. 16 bit geniş bir veri yolu hızı
sunan Direct Rambus Kanalı bellek hızının 400 Mhz'e kadar çıkmasına olanak tanıyor. DDR
SDRAM gibi çift taraflı okuma yapabileceğinden bu hız 800 Mhz'e eşit oluyor. DIMM
modüllerini kullanan SDRAM ve DDR SDRAM'in 64 bit veri yolu bağlantısı kullandığından
bahsetmiştik. Fakat RDRAM 16 bitlik bir veriyolu üzerinde çalışıyor. Veri yolu genişliği
daha dar olmasına rağmen daha fazla bant genişliğine izin vermektedir. Bu da Rambus'un
çalıştığı hıza bağlıdır. Zira daha dar veri yolu genişliği daha fazla hıza imkân tanıyor. Teorik
olarak RAMBUS 1,6GBps değerinde bir bant genişliği sunabiliyor.
1.2.8. SLD RAM
Artık eskimiş bir teknoloji. SLDRAM, bir grup DRAM üreticisinin 1990’ların
sonlarında Direct Rambus teknolojisine alternatif olarak geliştirdiği bir teknolojiydi.
1.2.9. Diğer RAM Çeşitleri
EDRAM (Enhanced DRAM)
Geliştirilmiş DRAM, ana karttaki L2 (seviye 2) standart DRAM ve SRAM'ın yerini
almaktadır. 35 ns DRAM içerisine 256 bayt 15 ns SRAM eklenmesi ile oluşturulmuştur.
SRAM 256 bayt hafıza sayfasının tamamını bir defada alabildiği için hıza gereksiniminiz
olduğunda 15ns erişim hızı verir (aksi halde 35 ns). Çip seti -hafıza gereksinimlerini ayırmak
için SIC çipi L2 cache'in yerini almaktadır. Sistem performansı %40 civarında artar.
EDRAM, çipin kalanı olmadan istekleri kabul eden ve tamamlayan ayrı bir yazma rotasına
sahiptir.
Bedo RAM (Burst Edo RAM)
Burst teknolojisiyle EDO RAM’in bir kombinasyonudur. Her türlü ana karta olmaz.
Burst EDO DRAM, bir geçiş aşaması ve 2-bit burst sayacı bulunan bir EDO DRAM' dir.
BEDO ve EDO arasındaki farklılık döngülerdir; yani OKUMA ve YAZMA dört türlü
burst’larda meydana gelir. BEDO, FP DRAM’e göre yüzde yüz, EDO DRAM’e göre de
%33-50 oranında performans artışı sağlar. Günümüzdeki birçok DRAM tabanlı hafıza
sistemleri, daha yüksek bant genişliğinin avantajlarından faydalanmak için burst
yönlendirmeli erişimler kullanırlar. FP ve EDO gibi klasik DRAM’ler sayesinde başlatıcı bir
kumanda ile DRAM’e erişir. Kumanda verilerin başlatıcıya gönderilmeden önce hazır
olmasını beklemelidir.
