Statik RAM & Dinamik RAM ve Yapıları

1. DİNAMİK RAM:

DRAM, Dynamic ramdom access memory (dinamik ram-dinamik rasgele erişimli hafıza) için bir kısaltmadır. ” Rastgele erişim ” ifadesi, bilgisayarın işlemcisini hafızanın ya da verinin tutulduğu bölgenin herhangi bir noktasına direct olarak erişebileceğini belirtmek için kullanılır. Hücre başına transistör sayısını düşürmek, böylece gövde üzerinde harcanan alanı ve gücü azaltmak amacına yönelik bir çözüm aranması sonucunda, ortaya dinamik RAM çözümü çıkmıştır. Günümüzün standart DRAM tipi 168 pin yapıya sahip Dual Inline Memory Modülleridir. Aşağıda örnek bir resmi görüyorsunuz.

Şekil 1.1: 168 pin yapıya sahip DRAM

DRAM en yaygın olarak kullanılan bilgisayar bellek türüdür. Bir sıra DRAM çiplerini kullanan bellek modülü bilgisayarın ana belleğini oluşturur. Sistem bu belleği CPU, video kartı ve diğer çevre birimlerinde gelen/giden program, veri ve işlenmiş bilgilerin GEÇİCİ olarak saklanmasında kullanır. Daha fazla DRAM, aynı anda çalışan bir çok programın daha hızlı çalışması demektir. Günümüzde Multi-Tasking özelliğine sahip işletim sistemleri kullanılıyor. Yani; bir yandan internette gezerken diğer yandan yazı yazıp, müzik dinleyebiliyorsunuz. Aynı anda çalıştırdığınız program ne kadar fazla ise o kadar fazla bellek sizi rahatlatacak demektir. Daha fazla DRAM daha rahat çalışma ortamı. Aşağıda örnek bir dinamik Ram gösterilmiştir.

Şekil 1.2: Çift veri oranlı senkronize dinamik ram

Dinamik RAM tipi bellekler 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. DRAM, her bit’i, bir kondansatör ve transistörden oluşan bir depolama hücresinde tutar. Kondansatörler, depolamış oldukları elektriksel yükü çok çabuk kaybetme eğilimindedirler. Bu da elektronik tazeleme ihtiyacını doğurur. Derinlemesine inceleyecek olduğumuzda, bilgisayar hafızasının hafıza ya da depolama hücrelerinden oluşan bir matris şeklinde organize edildiğini görürüz. (bu organizasyona DRAM dizisi adı verilir.) Matris sahasını bir satranç tahtası ve hafıza hücresini de satranç tahtasındaki kareler olarak düşünebilirsiniz. Hafıza hücreleri ,matrisin satır ve sütunların kesişmesi neticesinde oluşmaktadır. Matris sütunları aynı zamanda hafıza çipinin I/Q (input/output-giriş/çıkış)genişliği ile de bölünür. Örneğin, 2Mb 8’lik bir DRAM ‘de kabaca 2000 satır, 1000 sütun ve sütun başına 8 bit’lik bir veri hattı genişliği vardır; böyle bir düzenleme sonucunda toplam 16 Mb’lik (16milyonbit)bir kapasite elde edilir. 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 halinde veriye anında ulaşılma 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 kaf dağının ardına gider.

Yukarıda da belirttiğimiz gibi DRAM ‘e ” dinamik RAM ” denmesinin sebebi, veriyi elinde tutabilmek için her saniyede yüzlerce kez tazelenmek ya da yeniden enerji ile doldurulmak zorunda olmasıdır. Tazelenmek zorundadır çünkü hafıza hücreleri elektrik yüklerini depolayan minik kondansatör içerecek şekilde dizayn edilmiştir. Bu kondansatörler, kendilerine yeniden enerji verilmediği taktirde yüklerini kısa sürede kaybedecek olan çok minik enerji kaynakları olarak görev yaparlar. Aynı zamanda, hafıza dizisinden birinin alınması ya da okuması süreci de bu yüklerin hızla tüketilmesine katkıda bulunur; bu yüzden hafıza hücreleri verinin okunmasından önce elektrikle yüklenmiş olmalılar. Elektronik tazelenme ya da kısaca tazelenme(refresh), bir hafıza çipindeki hücrelerin yeniden yüklenmeleri, ya da yeniden enerji ile doldurulmaları sürecidir.

Hücreler, bir defada bir satır olacak şekilde tazelenir (genellikle her tazeleme çevriminde bir satır). “Tazeleme oranı” (refresh rate) ifadesi, hafızanın tazelenmesi sırasında geçen süreyi değil DRAM dizisinin tamamını tazelenmesi için elden geçirilmesi gereken toplam satır sayısını gösterir (mesela, 2000[2k] veya 4000 [4k] satır) . “Tazelenme çevrimi” (refresh cycle) ifadesi ise bir satırın tazelenmesi sırasında geçen zamanı belirtebileceği gibi aynı zamanda tüm DRAM dizisinin tazelenmesi sırasında geçen zamana da işaret edebilir.

1.1. DÖRT TRANSİSTÖRLÜ DİNAMİK HÜCRE

Dört transistörlü dinamik RAM hücresi şekil-3 ‘de görülmektedir. Hücre T1 ,T2 ,T5 ve T6 transistörleri ile kurulmuştur. T7 -T8 ve T11 -T12 transistörleri aynı Y adresli sütun için ortak transistörler, yine T9 -T10 transistörleri de tüm bellek için ortak transistörlerdir.

Şekil 1.3: Dört transistörlü dinamik hücre

Belleğe yazılan lojik durum, yapıda mevcut bulunan C1, C2 dağılmış kapasitelerinde saklanır. X ve Y hatların 1 seviyesine getirilmeleriyle T7 – T8 ve T5 – T6 transmisyon kapıları iletime sokularak hücreye erişilir. Hücreye 0 yazılması halinde, C1 kapasitesi üzerindeki gerilim T1 transistörünün eşik geriliminden daha fazla olur. Bu nedenle, T1 iletime girer ve C2 kapasitesi üzerindeki gerilim de yaklaşık olarak sıfır olur. Dolayısıyla, T2 transistörü kesime sürülmüş olur. Hücreye 1 yazılması durumunda ise C1 ve C2 kapasitelerinin uçlarındaki gerilim seviyeleri yer değiştirir; böylece T1 ve T2 transistörlerinin durumları da aksedilmiş olur.Hücreye bilgi yazılması W=1, hücreye yazılan bilginin okunması da R=1 yapılarak sağlanır. Geniş bir zaman aralığında bilgini saklanması durumunda , kapasite kaçakları gibi nedenlerle, hücreye yazılan bilgi kaybolur. Bu nedenle, bilginin periyodik olarak tazelenmesi gerekir. Bu tazeleme işlemi, kısa bir aralıkta VDD besleme kaynağı üzerinden sağlanır. X satır hattı ve tazeleme ucu 1 seviyesinde ise T5 -T6 ve T11 -T12 transistörleri iletimde olurlar. Daha önce hücreye 0 yazılmış olduğu, bu nedenle T1 transistörünün iletimde, T2 transistörünün ise kesimde bulunduğu varsayılsın. 0 bilgisinin yazılması halinde C1 kapasitesi uçlarındaki VC1 gerilimi VC1>VT, C2 kapasitesinin uçlarındaki VC2 gerilimi de VC2=0 olur. Tazeleme aralığında VDD gerilimi T12 ve T6 üzerinden C1 kapasitesine uygulanır. T2 transistörü tıkalı olduğundan, akım tümüyle C1 kapasitesine yönelir, yapıdaki nedeniyle oluşan kayıp kompanze edilmiş olur. Benzer şekilde, iletimde bulunan T11 -T5 transistörleri üzerinden T1 transistörüne de gerilim uygulanır. Ancak, T1 transistörü iletimde bulunduğundan ve uçlarında 0 seviyesi oluştuğundan, C2 kapasitesi dolamaz. Tazeleme aralığında hücre çapraz bağlı konvaksiyel bir ikili devre biçimini almaktadır. Buraya kadar anlatılanlardan fark edileceği gibi, T11 – T12 transistörleri tüm sütun hücreleri için ortak yük görevini yerine getirmektedirler.

1.2. ÜÇ TRANSİSTÖRLÜ DİNAMİK HÜCRE

1 bit’lik bir bilginin kapasite üzerinde saklandığı dikkate alınırsa, tek bir kapasite elemanının bu iş için yeterli olacağı açıktır. Ancak, böyle bir devrenin gerçekleştirilmesi durumunda, yazma, okuma ve tazeleme için ek devreler gerekmektedir. Bunun yanı sıra, bu tür yapılarda, okuma sırasında C kapasitesindeki yükün boşalması gibi bir zorlukla karşılaşılmaktadır. C kapasitesine bilgi yazma ve bilgi okuma için ayrı yolların bir yapı şekil-4 ‘de görülmektedir. Bu hücre T1 yazma işleminde, T2 ve T3 transistörleri ise C kapasitesindeki bilgi okunurken kullanılır. C kapasitesi T2 transistörünün geçit kapasitesi olduğundan, çıkıştan yalıtılmıştır. T1 üzerinden oluşan kaçakla C kapasitesinin yükü zamanla azalır. Bu nedenle, tazeleme işlemi ve tazeleme devresi bura da gereklidir. Tazeleme işlemi, T9 geçit transistörü ve T10 -T11 eviricisinden oluşan bir düzenle sağlanır. Hücreye ulaşmak için X ve Y hatları 1 seviyesine getirilir. Yazma işlemini gerçekleştirmek üzere P=0 ile tazeleme devresi ayrılır ve W=1 yapılır. Böylece T7 -T4 ve T1 üzerinden giriş ucu C kapasitesine bağlanmış olur. C kapasitesi VERİ girişinin durumuna göre, buradaki gerilimle dolar. Okuma işlemi için R=1 ve W=0 yapılır. İletimde bulunan T6 ve T3 üzerinden hücrenin Y hattına bağlanması sağlanır. T6 transistörü T2 transistörü için yük görevini yerine getirir. İletimde bulunan T8 transistörü üzerinden, saklı eşleneği çıkışa aktarılır. Okuma sırasında T6 transistörünün T2 nin yükü gibi davrandığını ve T2 -T6 transistörlerinin bir evirici oluşturduklarını tekrar belirtmekte yarar vardır.

Tazeleme işlemi için Y=0, X=1, P=1, R=1 yapılır. Y=0 olduğundan giriş ve çıkış hatları hücrelerden yalıtılmış olur. C kapasitesindeki seviyenin eşleniği T9 üzerinden Cr kapasitesine aktarılır. P ucu ön yükleme girişi olarak isimlendirilmektedir. P=1 yapıldığında Cr kapasitesinin C’deki devrenin eşleniği ile doldurulması nedeniyle, bu işlem ön yükleme olarak isimlendirilmektedir. Ön yükleme işlemi bitince, R=0, W=1 yapılır. Böylece, T10 -T11 eviricinin çıkışı C kapasitesindeki yükü tazeler.

Dinamik belleklerde, aynı Y adresinde bulunan bellek hücreleri ardışıl olarak tazelenir. Başka bir deyişle, ilk önce X1, sonra X2 , X3 ve daha yüksek numaralı satırlar tazelenmektedir. Her bir sütunun kendi başına bir tazeleme devresi vardır. Ram bellekte B sayıda sütun varsa, B sayıda da tazeleme devresi yer alır. Öte yandan , bellekte aynı satırdaki B adet hücre aynı anda tazelenirler. Bellekte ‘A’ sayıda satır varsa ve tek bir hücre Tr kadar bir sürede tazeleniyorsa, toplam belleğin tazelenmesi için geçecek süre A.Tr kadar olur. Şekil -4 ‘den de fark edileceği gibi, yapıdaki bellek hücresi T1 – T2 ve T3 ile gösterilmiş olan üç transistör oluşturmaktadır. Bellek hücresi, şekil üzerinde çerçeve içine alınmıştır. Diğer tüm transistörler, sütun üzerindeki diğer hücrelerle ortak olarak kullanılan transistörlerdir.

Şekil 1.4: Üç transistörlü dinamik bellek düzeni

1.3. TEK TRANSİSTÖRLÜ DİNAMİK HÜCRE

Tek transistörlü dinamik bellek hücresi şekil-5’de görülmektedir. Bu yapıda, hücre transistörü, adres hattı tarafından kontrol edilen transmisyon kapısı olarak görev yapar. Okuma işlemi için adres hattı 1 seviyesine çekilir, transmisyon kapısı iletime sokulur, böylece C kondansatörünün üzerindeki gerilim bit hattına uygulanmış olur. Yazma işlemi için adres hattı tekrar 1 seviyesine çekilir, bit hattındaki gerilim transmisyon kapısı üzerinden kondansatörü doldurur yahut boşaltır. Okuma işlemi sırasında C kondansatöründe saklanan bilgi bozulur, bu nedenle her okuma işleminin ardından bir yazma işleminin gerçekleştirilmesi gerekir. Hücre içindeki C kondansatörü kendi başına bir elemandır ve gövde üzerinde en az hücre transistörü kadar bir yer kaplar. Bu yapıda, aynı bir hattını paylaşan her bir sütun üzerindeki hücreler için bir algılama kuvvetlendiricisine gereksinme duyulur. Tek transistörlü dinamik bellek dizisi şekil-6’de verilmiştir. Üst tarafta yer alan T0,T1,T2,T3 transistörleri, seçilen bit hattını VERİ hattına bağlayan anahtar elemanlarıdır. Belli bir satır ve sütun adresinin seçilip ilgili hatların 1 seviyesine çekilmeleri halinde, okuma evresinde seçilen satır ve sütun kesişme noktasındaki hücrede saklı olan bilgi, VERİ hattına aktarılır, yazma evresinde ise VERİ hattındaki Bilgi C kondansatörüne aktarılmış olur.

Şekil 1.5: Tek transistörlü dinamik bellek hücresi
Şekil 1.6: Tek transistörlü dinamik dizisi

2. STATİK RAM

SRAM (statik RAM), DRAM’den daha hızlı ve daha güvenilir olan ama onun kadar yaygın olmayan bir hafıza bir çeşididir. SRAM’ lere statik denmesinin sebebi, DRAM’ lerin ihtiyaç duyduğu tazeleme operasyonuna ihtiyaç duymamalarıdır; çünkü elektronik yükü orijinal konumunda tutan bir depolama hücresi esasına (ki bu DRAM’in yöntemidir) dayanmayıp, akımın belli bir yönde sürekli taşınması prensibi esas alarak çalışırlar. SRAM’ler-genellikle-sadece ön hafıza (cache) olarak kullanılır. Bunun altında iki temel sebep yatar;

a-)SRAM’lerin üretim maliyetlerinin DRAM’lerinkine oranla çok daha yüksek olması

b-)SRAM’lerin DRAM’lerden çok daha hızlı olması gelir. DRAM’ler minimum 60 ns’lik erişim sürelerini (access time) destekler; bu süre SRAM’ler söz konusu olduğunda ise 10 ns kadar düşer (1ns=1 saniyenin milyarda biri). Ayrıca SRAM birbirini izleyen iki erişim arasında duraklama ihtiyacını -hissetmezken DRAM’in iki ardışık erişimi arasında bir bekleme süresi vardır. Bu yüzden SRAM’ın devir süresi (cycle time) de DRAM’in devir süresine nazaran çok daha kısadır. Aşağıda beyaz daire içine alınarak SRAM’in üstten görünümü gösterilmiştir.

Şekil 2.1: Statik ram üst görünüşü

SRAM ‘lerde, DRAM’lerde olduğu gibi kondansatörler kullanılmaz. Bunun yerine her hücre için altı adete varan transistör kullanılır. Bu tip RAM’lerde bilgiler yüklendikten sonra sabit kalır. Sürekli enerji tazelemesi gerekmemektedir. Bu tip hafızalar daha pahalıdır. Bu yüzden kişisel bilgisayarlarda fazla tercih edilmemektedir ve işlemcilerde de az miktarda kullanılmasının sebebi budur.

SRAM, DRAM’ in saklayabileceğinin dörtte biri kadar bir veri saklayabilir. Çünkü DRAM saklamak için bir tane transistör kullanırken, SRAM iki tane transistör kullanır. Transistörler senkronize bağlanmıştır ve böylece sadece bir tanesi her hangi bir zamanda kullanılır; herhangi biri 1 bit için bekler. Senkronize SRAM daha hızlı veri akımının geçmesine imkan verir ki bu 90 ve 100 MHz Pentium larda saklamak için gereklidir.

Bir statik RAM e (SRAM), bir kelime yazıldığı zaman, tüm devreye enerji verildiği, ve aynı yere başka bir kelime yazılmadığı sürece, yazılan kelime hafızada saklı tutulur. Buna karşın dinamik RAM de, her bir hücrede saklanan verinin, periyodik bir şekilde, okunup tekrar geri yazılarak, tazelenmesi gerekir. Aksi halde hücre bitleri kaybolur.

Statik RAM bellekleri bipolar ve MOS teknikleri ile gerçekleştirmek mümkündür. Bu tür bellekler ikili devre ilkesine dayanmaktadır. Burada MOS yapılar ana hatlarıyla ele alınacaktır. ROM belleklerde olduğu gibi, statik RAM’lerde satır-sütun esasına göre kurulur. Ancak, statik RAM’de yazma ve okuma girişleri bulunur.

Yapının blok şeması şekil-8’de görülmektedir. Şekilden fark edileceği gibi, çok sayıda bellek hücresi aynı giriş ve çıkış hatlarına bağlanmıştır. Yapıda N sayıda sütun ve M sayıda satır bulunmaktadır. Bunları her birinin ayrı ayrı adresleri vardır. Ancak, girişteki veriyi seçilen hücreye yazmak için sadece tek bir giriş bulunmaktadır, bu giriş verilen örnekte T9 transistörü üzerinden sağlanır. Okuma sırasındaki bağlantı ise T10 transistörü üzerinden olur. Şekil-8’de blok olarak gösterilen hücrenin nasıl oluşturulacağı şekil-9’da görülmektedir. İkili devre çapraz bağlı iki NMOS evirici devresi ile kurulmuştur. T1-T2 bir eviriciyi, T3-T4 de diğer eviriciyi oluştururlar. Çıkışlarla girişler çapraz bağlanmışlardır. X ve Y hücre adres hatlarının 1 seviyesine getirilmesiyle istenen bir hücre seçilebilir. X=1 yapılmasıyla hücre, VERİ ve  hatlarına T5 ve T6 transistörleri üzerinden bağlanır.

Şekil 2.2: Bellek hücrelerinin satır-sütun esasına göre dizilişi

Hücreye veri yazmak isteyelim. Bunun için W=1 yapılır; T5-T7-T9 transistörleri iletimde bulunacaklarından, giriş D ucuna bağlanmış olur. Girişte 1 seviyesinin olması durumunda, uygulanan bu seviye T3 transistörünün geçidine gelen gerilimi yükseltir; böylece, T3 transistörü iletime sürülür ve D düğümündeki seviye 0, bunun sonunda ise T1 transistörü kesimde olur. Giriş verisinin 0 olması durumunda ise T3 transistörü kesime sürülür; dolayısıyla  düğümündeki seviye 1 olur ve bu seviye T1 transistörü iletime sürer.

Şekil 2.3: Statik yaz-oku bellek devresi

İkili devreye yazılan bilgiyi okumak için R ucu 1 seviyesine getirilir. Böylece, çıkış ucu, iletimde olan T6-T8-T10 transistörleri üzerinden  ucuna bağlanır. Okunan değer, bellekte saklanan bilginin eşleniğidir. Yine, devrenin incelenmesinden anlaşılacağı gibi, sükunet halinde satır ve sütun seçme hatları 0 seviyesindedir. Bu nedenle, T5-T6 ve T7-T8 transistörleri tıkalıdır ve hücre yalıtılmış durumdadır.

Yukarıda çalışma şekli anlatılan NMOS bellek hücresinin benzeri CMOS tekniği ile de gerçekleştirilebilir. CMOS statik bellek hücresi şekil-10 ‘de görülmektedir. Karşılaştırma yapabilmek amacıyla NMOS bellek hücresi de şekil üzerinde tekrar verilmiştir. Şekilden fark edileceği gibi, NMOS ve CMOS bellek hücreleri benzer yapılardır. Yapılar, çapraz bağlı iki eviriciden oluşan (T1-T2ve T3-T4) ikili devre biçimindedirler. İmalatta kırmık yüzeyi ve güç harcaması minimize edilecek şekilde bir yol izlenir. CMOS yapıda sürekli halde çekilen güç çok düşüktür, yapıdan sadece çok küçük değerli jonksiyon kaçak akımları akar. NMOS yapıda ise iletimde bulunan evirici üzerinden sürekli bir akım akar. Bu akım T2 ve T4 yük transistörlerinin (W.L) oranları yeteri kadar küçük yapılarak minimum düzeyde tutulur. Ancak, yapının kaplayacağı alanın artacağı da göz önünde bulundurulmalıdır. Her iki tip bellek hücresinde de T5 ve T6 transistörleri transmisyon kapısı olarak görev yaparlar.

Şekil 2.4: NMOS ve CMOS statik yaz – oku bellek devreleri

Prensip olarak, belleğe yazma ve yazılan bilgiyi okuma işlemlerini tek bir hat kullanarak yerine getirmek mümkündür. Ancak, eleman parametreleri ve çalışma şartlarında ortaya çıkabilecek değişimler, tek bir erişim hattıyla güvenilir bir çalışmayı zor, pratik olarak olanaksız kılar. Bu nedenle, uygulamada, bu işlemler simetrik hatlar, yani C ve  hatları üzerinden sağlanmaktadır.

Yapıdaki hücre transistörleri ,okuma işlemleri sırasında oldukça yüksek bir kapasitif yük oluşturan sütun hattına sadece küçük değerli bir akım akıtabilir. Lojik seviyenin elde edilebilmesi için bu çok küçük akımla büyük değerli hat kapasitesinin doldurulması gerekeceğinden, yapının okuma erişme süresi çok uzun olur. Okuma erişme süresini azaltmak üzere, bellek, okuma işleminde sütun hatlarında sadece düşük gerilim değişimleri oluşacak şekilde tasarlanır. Bu açıdan bakıldığında, uygulamada gerçekleştirilen yapılar, yukarıda çalışması anlatılmış olan ilkesel yapıya göre farklılık gösterirler. Pratikte C ve  hatları arasındaki gerilim farkı okuma sırasında 0.5V civarında tutulur. Bu sevideki bir değişimden geçerli bir lojik seviye elde edebilmek üzere, iki yahut daha fazla sayıda kazanç katı kullanılır. Böylece, sütun gecikmesi, bu küçük gerilim değişiminin sağlanabilmesi için geçecek olan süreden ibaret olur. Yazma işlemi de C ve  hatlarından biri yahut diğeri 0 seviyesine çekilerek gerçekleştirilir ve bu sırada diğer hat 3V seviyesinde tutulur. 1 yazma işlemi için  sıfıra çekilir. C ise 3V seviyesinde bırakılır. 0 işlemi için  hattı 3V’da tutulur, C hattı sıfıra çekilir. Satır seçme işlemi ise daha önce anlatılan biçimde gerçekleştirilir. 1 okuma sırasında C ve  hatları 3V seviyesinde tutulur. Hücre seçilince T6 ve T2 üzerinden referansa akım akar; bu nedenle hattındaki seviyede az bir miktar düşme olur. Benzer şekilde T2 ve T5 transistörleri üzerinden C hattına akım akacağından, bu hattaki seviyede bir artma ortaya çıkar. C hattındaki seviye  hattındakinden daha pozitif daha pozitif olmak üzere elde edilen gerilim farkı 1 seviyesine karşı düşer. Okuma sırasında hücrenin konum değiştirmemesi için T3 transistörünün iletkenliği T6 transistörünün iletkenliğine göre en az üç defa daha yüksek tutulur. Yine, T6 transistörünün iletkenliği de T4 transistörününkinden birkaç defa daha büyük yapılır. Böylece, okuma sırasındaki değişimlerin eşik geriliminden küçük kalması sağlanmış ve yapının konum değiştirmesi önlenmiş olur. 0 okuma işlemi için ise yukarıda anlatılanların tersinin yapılacağı açıktır. 1 yazma, 0 yazma, 1 okuma, 0 okuma işlemlerine ilişkin gerilim değişimleri şekil 5-11’de gösterilmiştir. Okuma sırasındaki küçük değişimlerini kuvvetlendirecek olan devre yapısı da şekil-12’da verilmiştir. Bu yapı, bir sütun üzerindeki tüm hücreler için ortaktır. Sütunlar, T7 -T8 kanal oluşturmayı yük transistörleri yardımıyla 3V-3.5V civarında bir gerilimle kutuplanırlar. Okuma hatları RB ve  ile gösterilen hatlardır. WB ve  yazma hatları tüm sütunlarda ortaktır. Sütun kod çözücüsü üzerinden T11 transistörünün aktif hale geçirilmesiyle ilgili sütun seçilmiş olur. Okuma fazında WB ve  yazma hatları ,  =1 yapılarak 0 seviyesinde tutulur. Böylece, T13 -T14 transistörleri kesimde kalır. 1 okunuyorsa C daha düşük seviyeye çekilir.T10 kesime doğru sürülür. Ana akım yolu T9 ve T12 transistörleri hücre transistörlerinden birkaç defa daha büyük olarak gerçekleştirilir. Böylece, buradaki ana akım ana hücre okuma akımından birkaç defa daha büyük olur. Yazma işlemi için =0 yapılır. Böylece, girişe bağlı olarak WB hattı 1 yahut 0,  hattı da bunun eşleniği olur. WB ve hatlarından birinin yahut diğerinin 1 seviyesini almasıyla T13 ve T14 transistörlerinden biri iletime diğeri de kesime gider. Yine buna bağlı olarak, C hattı veya  hattı 0 seviyesine çekilerek istenen bilgi belleğe yazılmış olur.

Şekil 2.5: Okuma ve yazma sırasında C ve C hatlarındaki gerilim değişimleri
Şekil 2.6: VERİ yazma ve okuma düzeni

Okuma sırasında T9 -T10 çiftiyle algılanan bilginin kuvvetlendirilmesi gerekir. Bunun için RB ve  noktaları arasında yüksek kazanç sağlamak üzere, T15 -T16 ortak geçitli katları kullanılmıştır. Bunların boş uçlarındaki transistörler seviye öteleyici ve diferensiyelden tek uca dönüştürücü görevi yaparlar. En sonda ise çıkış sürücüsü yer alır.

Şekil 2.7: VERİ yazma ve okuma düzeni

3. SRAM BELLEKLER İLE DRAM BELLEKLERİN KARŞILAŞTIRILMASI:

1- SRAM (statik RAM) bellekler, DRAM belleklerden daha hızlı ve daha güvenli olan (ama onun kadar yaygın olmayan) bir hafıza çeşididir.
2-SRAM bellekler, DRAM belleklerden oldukça pahalıdır.
3- DRAM belleklerin bir hücresi, bir transistör ve bir kondansatörden meydana gelirken, SRAM belleklerin bir hücresindeki tüm elemanlar standart transistörlerden daha hızlı olan FET transistörden (ortalama 6adet) oluşmuştur.
4-SRAM bellekte çok transistör kullanılmasından dolayı, DRAM belleğe nazaran daha büyük ebattadır ve sistemde daha fazla yer kaplar ve böylece bellek çiplerinin kullanıldığı alan genişleyerek yer sıkıntısı ortaya çıkar.
5-SRAM bellekler, çok transistörlü bir bellek grubu olduğundan aşırı ısınma oluşturacaktır, bu nedenle sistem daha yüksek soğutma gerektirecektir. Bu da gürültü oluşturacaktır.
6-SRAM’ler DRAM’lere nazaran daha fazla güç harcadığından, daha güçlü ve pahalı güç kaynağına ihtiyaç duyarlar.
7-SRAM’ler, DRAM’lerin ihtiyaç duyduğu tazeleme operasyonuna ihtiyaç duymazlar; çünkü elektronik yükü orijinal konumunda tutan bir depolama hücresi esasına (ki bu DRAM’in yöntemidir) dayanmayıp, akımın belli bir yönde sürekli taşınması prensibi esas alarak çalışırlar.

Sonuç olarak; SRAM çok pahalı, çok hızlı bir RAM çeşididir. Günümüzde işlemcilerin Tampon Belleği SRAM’dir. (Örneğin Coppermine işlemcilerde Statik RAM olan 256Kb Full-Speed L2 Cache bulunur). Fakat SRAM, DRAM’e oranla çok daha pahalı olduğundan işlemcilerde az miktarda kullanılır.

DDR (Double Data Rate) RAM

1. RAM

Ram (Random Access Memory) işletim sisteminin, çalışan uygulama programlarının veya kullanılan verinin işlemci tarafından hızlı bir biçimde erişebildiği yerdir.RAM bilgisayarlardaki CD-ROM, disket sürücü veya sabit disk gibi depolama birimlerinden daha hızlıdır. Bilgisayar çalıştığı sürece Ram faaliyetini devam ettirir, bilgisayar kapandığı zaman ise Ram’de o an depolanmış olan veriler silinir.Bilgisayar açıldığında işletim sistemi tarafından bazı dosyalar Ram’e gönderilir ve Ram aktivitesini devam ettirir.Veri akışı genellikle sabit diskten Ram’e doğru olmaktadır. Eğer Ram dolarsa işlemci sabit diskin bir bölümünü ayırarak onu Ram olarak kullanır. İşlemci veriyi sabit diske oranla Ram’den daha hızlı bir şekilde okur.

Ram’e ‘Random Access’ yani ‘rastgele erişimli’ denir. Veriler sistem tarafından belleklere sık ve belirli bir düzen dahilinde gönderilmez ya da alınmazlar. Verilerin Ram’de saklanması daha önce de belirtildiği gibi sistem çalışır durumda kaldığı sürece mümkündür.Yani sabit disklerde olduğu gibi var olan bilgilere sistem kapandıktan sonra tekrar ulaşılamaz. İşletim sistemi işlem yapacağı zaman, istenilen veriler bellekte yazılı oldukları adreslerden geri alınırlar. Bellek adreslerine hızlı bir şekilde ulaşılması sistemin genel performansını olumlu yönde etkiler.

486 işlemcili bilgisayarlardan bu yana işlemci hızları artarak sistem veriyolu hızını birkaç kez katlar hale gelmiştir. İşlemci hızıyla beraber sistem veriyolunun da hızlandırılması performans açısından güçlü sistemler oluşturulmasına imkan vermiştir. İşlemcinin çalışma frekanslarının yüksek olması sistemin veriyolundaki bilgi takılmalarını tam olarak çözümleyemedi. Dolayısı ile gelişen yazılımların performans ihtiyaçlarına cevap verebilecek nitelikteki donanımların tümünün hızlı çalışması ve birbirine uyumlu olması şart. İşlemcinin sadece hesaplama döngüsünü yükseltmek etkin bir çözüm değil. Diğer donanımlarla sistemin haberleşmesi etkin olmalı ki tüm sistem istenilen performansa ulaşabilsin. İşlemci frekansıyla karşılaştırıldığında oldukça düşük frekanslarda çalışan FSB (işlemci-sistem veriyolu) zamanla 66 MHz, 100 MHz ve 133 MHz hızlarına ulaştı. SDRAM’ler 133 MHz’e kadar çalışabiliyorlardı. Fakat 133 MHz üzerindeki FSB’lerde tıkanmalara sebep oluyorlardı. Bu nedenle yüksek frekanslarda çalışabilen, geniş veriyoluna sahip belleklere ihtiyaç vardı. Ve sonunda DDR (Double Data Rate/Çift veri transferli bellekler) üretildi.

Hızlanan işlemciler, yeni işletim sistemleri ve güçlü donanımlara SDRAM’ ler yetmez hale geldiği için bu yüksek hıza ayak uydurabilecek yeni teknolojiye sahip bellekler gerekir hale geldi. Ve gelişen teknolojiyle SDRAM’ lerin tahtına DDR SDRAM’ ler oturdu.

2. DDR SDRAM

DDR (Double Data Rate) SDRAM bellek teknolojisi, olgun SDRAM teknolojisinden gelen yeni ve devrimci bir teknolojidir. DDR belleğin yüksek performansının sırrı, SDRAM’ in tamamının iki katını sağlayarak bir saat çevrimi içinde iki veri operasyonu gerçekleştirme yeteneğidir.

DDR SDRAM bellek türüne ihtiyaç duyulmasının nedeni sistem veriyolu hızlarının işlemcilerin çalışma frekanslarının çok gerisinde kalmasıdır. Günümüz işlemcilerinin veri işleme hızlarının çok yüksek olması çok hızlı bellekleri de beraberinde getirdi.

DDR SDRAM, SDRAM teknolojisi üzerine dayalı, üst seviyede performans sunan, büyük yatırımlar gerektirmeyen bir bellek teknolojisidir.

Şekil 2.1: DDR SDRAM

DDR Ram’in faydalarını şöyle sıralayabiliriz:

  • DDR belleğin yüksek veri transferi oranı sayesinde performans artışı
  • Grafik ağırlıklı dosyalar kullanılırken daha iyi performans
  • Dijital ve multimedya ortamlarda daha net grafikler

DDR bellek türünün olumlu yanlarından biri de açık bir standart oluşudur. Bunun anlamı üreticiler yeni bir bellek türünü üretmeye başlarken bu bellek türünü geliştiren firmaya lisans harcı ödeme mecburiyetinin olmamasıdır.

DDR belleklerin çalışma ilkesi her saat sinyalinin yükselen ve alçalan noktalarında veri alışverişi yapma yeteneği olarak söylenebilir. DDR teknolojisi her saat çevriminde iki veri işlemini gerçekleştirdiğinden (SDRAM’ in her saat çevriminde tek işlemine karşı) DDR DIMM’ in gerçek veri çıkışı SDRAM DIMM’ inkinden iki kat fazladır. Örneğin; bir 200 MHz DDR DIMM bir 100 MHz bellek yolu destekler ve bir 266 MHz DDR DIMM 133 MHz bellek yoluna kadar destekler. 64 bitlik veriyolunu kullanan SDRAM bellekler herbir saat sinyalinde 8 bitlik veri paketi aktarırken, DDR belleklerde herbir saat sinyali için 16 bitlik veri paketi aktarılmaktadır. 133 MHz de çalışan bir sistem için kullanılan DDR bellek,sistemle arasında saniyede 2.128 Megabyte’lık veri transferi gerçekleştirebilmektedir.

Şekil 2.2: SDRAM ve DDR DRAM de ki saat palslerinde okunan veri

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.

DIMM DDR SDRAM bellekler SDRAM’lerle hemen hemen aynı büyüklükte olsada takıldığı soket 168 pinden 184 pine çıkarıldığı için DDR belleklerle beraber yeni anakartlarda üretilmeye başlandı.

Şekil 2.3: 168 pin DIMM SDRAM
Şekil 2.4: 184 pin DIMM DDR SDRAM

Bellek bant genişliğinin artırılması için iki yöntem bulunmaktadır. Bunlar:

2.1. Veri Yolu Bant Genişliğini Artırmak

 Daha fazla veri pini eklenerek aynı anda transfer edilen veri miktarı artırılabilir.Fakat bu bir yere kadar devam eder. Pin sayısı arttıkça üretim maliyetide artacağı için anakart dizaynında sürekli değişiklikler yapılmak zorunda kalınacak.

2.2. Saat hızını artırmak

Saat hızı iki katına çıkarılarak aynı anda transfer edilen veri miktarı artırılabilir. Bu da bir noktaya kadar yapılabilir. Bunun için çok daha kaliteli bellek modüllerinin kullanılması gerekecek ki bu da üretim maliyetini oldukça artıracaktır.

DDR Ram şuan her saat vuruşunda 2 veri paketi değil 4 veri paketi okuyabilmekte. Bu da bellek bant genişliğini 4,8 GB/sn gibi çok yüksek bir rakama ulaştırıyor.DDR ile beraber artık bellek bant genişliğinin artırılması için gerekli metodlarda telaffuz edilmez hale geldi.

SDRAM (Syncronous Dynamic Random Access Memory)’ ler, FSB (Front Site Bus/sistem veri yolu) ile aynı frekanslarda çalışıyor. SDRAM’ler 66,100 ve 133 MHz çalışma frekanslarına ulaşmışlardır.PC133 SDRAM’ler 133 MHz lik çalışma frekansıyla maksimum veri transferini 1064 Megabyte/sn düzeyinde yapabiliyorlar. Bu veri transfer oranı pek çok uygulama için yeterli olsa da gelişen işlemcilere ayak uydurabilecek bir sistem veri yoluna ihtiyaç duyuluyordu.Bu konumda DDR Ram’ler bu boşluğu doldurdu. Üretim maliyeti olarakta SDRAM’lerden pek bir farkı olmayan DDR Ram’ler geniş veri yolu gerektiren multimedya uygulamalarında çok olumlu sonuçlar verdi. Grafik işlemciyle bellek arasındaki veriyolu yetersizliği grafik kartlarının zayıf noktasıydı. İşlemciyle bellek arasındaki veriyolu yetersizliği,grafik kartlarında olduğu kadar büyük performans kayıplarına neden olmuyordu. DDR Ram bellekler güçlü grafik işlemcilerinin veri gereksinimlerini karşılamak için en iyi platformu oluşturdular. Yeni grafik kartlarında kullanılan DDR Ram bellekler 150 ve 166 MHz frekanslarında çalışabiliyor ve 300 ile 333 MHz çıkış frekansına ulaşabiliyorlar.5 ns erişimli 266 MHz DDR Ram yongalarından oluşturulan sistem belleğini kullanan bir sistemin performansı mükemmele yakın sonuçlar vermektedir. DDR Ram belleklerin sağladığı geniş veriyolu,ekran kartlarının en yüksek çözünürlüklerde bile performans kaybına uğramadan görüntü oluşturmalarına imkan sağlıyor. DDR Ram genel sistem performansında yaklaşık %5-10’luk bir artış sağlar. DDR Ram’in verimliliği SDRAM’den en az %10 daha iyidir. DDR Ram mevcut bellek sistemleri arasında en iyi fiyat/performans oranını sunan bellek teknolojisidir.

Rambus hafıza mimarisi “seri veri aktarımı”na dayanmaktadır. Rambus Ram sistemindeki veri yolu bir tren gibi tek bir veri yolu üzerinde işlem yapar. Hafıza erişimi istendiğinde,hafıza veri kontrol işlemcisi,veri yolu aracılığıyla bir istek sinyali gönderir ve bu sinyal verinin nerede olduğuna bağlı olmaksızın,veri yolu kanalı üzerindeki bütün yolu aşmak zorundadır. Bu tip bir mekanizma da veri erişimi için aşırı gecikmelere,veri parazitlerine ve veri çatışmalarına yol açar.Daha da önemlisi,Rambus sisteminin çalışma frekansı azami 400 MHz’e ulaşabilir ve dolayısıyla güçlü bir yol denetleme mekanizması gerektirir. Bunların sonucunda da Rambus sisteminin ne kadar pahalı bir mimari olduğu ortaya çıkmaktadır.DDR SDRAM geleneksel SDRAM gibi “paralel veriyolu” mimarisini kullanır,fakat daha az güç harcar. Bu da, DDR’ın daha hızlı çalışmasını,az enerji harcamasını ve fazla ısı üretmemesini sağlar.Gecikme süresi, Rambus’a oranla daha düşüktür çünkü,bütün hafıza çipleri için aşılacak veriyolu uzunluğu aynıdır ve dolayısıyla yol izleme mekanizması da çok güçlü değildir. DDR bant genişliği,paralel 64-bit veriyolu ile 2100 MB/sn’ye kadardır.

DDR SDRAM’lerin isimlendirmesi ise iki şekilde olmaktadır. Hızına göre ve sunduğu bant genişliğine göre. DDR SDRAM ilk geliştirildiğinde bant genişliğine göre ifade edilmeli dendi ama iki farklı isimlendirme oluştu. Hıza göre isimlendirilenler;örneğin, DDR266 veya DDR333. 266 ve 333 gibi ifadeler, bu DDR SDRAM’lerın 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 adlandırılıyor DDR SDRAM’lar. Örneğin, 266 MHz’de çalışan bir DDR SDRAM’ın, bir diğer ifadeyle DDR266’nın, sunduğu maksimum bant genişliği 2100 MB/sn’dir. Ya da, 333 MHz’de çalışan bir DDR SDRAM’ın, bir diğer ifadeyle DDR333’ün, sunduğu maksimum bant genişliği 2700 MB/sn’dir. Bazı yerlerde bu bant genişliğine göre ifade ediliyor DDR SDRAM’ler. Örneğin, PC2700 DDR SDRAM veya PC2100 DDR SDRAM şeklinde. Burada bilinmesi gereken şey şu: PC2100 DDR SDRAM, DDR266 ile; PC2700 DDR SDRAM, DDR333 ile aynı şeyi ifade ediyor.

3. RDRAM

RDRAM, Intelin yardımıyla hayata geçirilmiş bir bellek teknolojisidir.SDRAM ve DDR Ram’e göre çok daha fazla pahalı olması ve yapılan testlerde de RDRAM performansının pek fazla bir artısının olmaması geleceğin bellek teknolojisi olarak DDR SDRAM’i gösteriyor. RDRAM ilk olarak Intelin gelişmiş i820 çipseti ile kullanılacaktı fakat i820 nin çalışma sorunları ve RDRAM’in yüksek maliyeti, üreticileri i820 çipsetinin SDRAM’li versiyonunu çıkarmaya zorladı. RDRAM’in artısının neredeyse yok sayılabilecek kadar az olduğunu düşünerek neden halen piyasada bulunuyor sorusunun cevabı ise yenilikçi bellek teknolojisi taşımasıdır.16 bitlik geniş bir veriyolu hızı sunan Direct Rambus kanalı bellek hızının 400 MHz e kadar çıkmasına olanak tanıyor. DDR SDRAM gibi çift taraflı okuma yapabildiğinden bu hız 800 MHz e çıkıyor. DIMM modüllerini kullanan SDRAM ve DDR Ram 64 bit veriyolu bağlantısı kullanmakta.Fakat RDRAM 16 bitlik bir veriyolu üzerinde çalışıyor. Veriyolu genişliğinin daha dar olmasına rağmen daha fazla bant genişliğine RAMBUS’ın çalıştığı hızdan dolayı izin verir.Dolayısı ile daha dar olan veriyolu genişliği daha fazla hıza imkan tanıyor. RDRAM,DIMM modüllerini kullanmıyor. DIMM modulleri yerine RIMM (RAMBUS Inline Memory Module) kullanıyor.

ECC ve Parity (Eşlik)

Belleklerin bir özelliği de hata yapmasıdır. Bu hatalar genellikle iki türe ayrılır. Bunlar ;

  • Donanım Hataları

  • Yumuşak Hatalar

ECC ve Parity de bizi ilgilendirecek kısım yumuşak hatalardır. Bu hatalar tekrar meydana gelmeyecek yada çok seyrek olarak tekrarlanacak hatalardır. Yumuşak hata oranı SER (Soft Error Rate) olarak bilinir. Yumuşak hatalar 1980’li yılların başında keşfedilmiş ve bellek üreticilerini şoka sokmuştur.

Yumuşak hataları oluşturan en büyük sebep kozmik ışınlardır. Tabiki yumuşak hataların oluşumuna sebep olan farklı sebeplerde vardır. Bunlar ;

Gerilim dalgalanmaları ve hattaki parazit: Buna gerilim dalgalanmaları ve prizdeki kötü gerilim neden olabilir.

Yanlış tür veya hız derecesi: Belleğin çip seti için doğru türde olması sistem erişim hızına uyması gerekir.

RF (radyo frekansı) girişimi: Sistem yakınında bulunan, sistem kablo ve devrelerinde elektrik sinyalleri üretebilen radyo alıcı/vericileri neden olur.

Statik deşarj: Anlık güç kesilmelerine neden olur, buda verileri değiştirir.

Zamanlamada hata: Veriler doğru zamanda doğru yere gelmez ve hatalara neden olur. Genellikle BIOS ayarlarının yanlış yapılmasından, sistemin gerektirdiğinden daha yavaş olan bellekten, yada saati zorlanmış işlemci ve diğer sistem bileşenlerinden kaynaklanır.

Bu problemlerin çoğu sistemin kalıcı bir biçimde bozulmalarına neden olmaz. Ama veride anlık problemlere neden olabilir. Bu hataların göz ardı edilmeleri çözüm yolu değildir. Bu problemle başa çıkmanın en iyi yolu, sistemin hata töleransının artırılmasıdır. Buda PC sistemlerdeki hataların algılanarak mümkünse düzeltilmesi için bazı yöntemlerin uygulanması demektir. Modern PC’lerde kullanılan hata töleransının temel olarak üç seviyesi ve tekniği vardır.

  • Eşlik yok

  • Eşlik

  • ECC (Error Correcting Code)

Eşliksiz sistemlerde hiç hata töleransı yoktur. Kullanılmalarının tek gerekçesi, en düşük maliyete sahip olmalarıdır. ECC eşlik sistemlerdeki gibi ek maliyet gerekmez. Eşlikli bir veri 8 yerine 9 bit içereceği için, eşliksiz olan belleklere göre maliyeti yüzde 12,5 daha yüksektir. Ayrıca, eşliksiz bellek denetleyicide eşlik veya ECC denetim bitlerini hesaplayacak mantık kapılarına gereksinim duyulmadığı için daha basittir. Güç tüketiminin en aza indirilmesine önem veren taşınabilir sistemlerde daha az DRAM ipi sayesinde gelen güç tüketiminin azalmasından faydalanılabilir. Eşliksiz sistemlerin bellek sistem veri yolu daha dardır, buda veri tamponu miktarını azaltır. Modern bir ofis masa üstü bilgisayarındaki bellek hatalarının istatiksel olasılığı, artık birkaç ayda bir hata olarak tahmin edilmektedir. Hata oranı bellek miktarına göre azalıp artacaktır. Bu hata oranı çok önemli uygulamalarda kullanılmayan alt seviye sistemlerde ihmal edilebilir.

Bir sistemde hiç hata töleransı olmaması bellek hatalarıyla karşılaşılmayacağı konusunda kumar oynamak olarak düşünülebilir. Ortaya çıktıklarında ise, bellek hatalarının onları algılamak için gereken donanımdan daha düşük bir maliyet getireceği konusunda daha fazla kumar oynamış olursunuz. Ancak riskiniz bellek hataların ciddi sorunlara yol açabilecek olmasıdır. Örneğin bir hesaplamadaki bellek hatası bir çeke yanlış bir değerin yazılmasına neden olabilir. Bir hizmet biriminde, bir bellek hatası sistemin çökmesine ve tüm LAN istek birimlerinin durarak, bir üretim gücü kaybına neden olmalarına neden olabilir. Son olarak da, eşliksiz yada ECC belleği olmayan bir sistemde problemin işlenmesi, eşlik ve ECC belleğin aksine güçtür. Bu teknikler en azından bir bellek kaynağını hatalı olarak yalıtır ve probleminin çözülmesi için gereken süre ve maliyeti azaltır.

1. EŞLİK DENETİMİ

Endüstride geliştirilen bir standart da dokuz çiplik bir banktaki çiplerin her birinin bir bit veri kullanmasıdır : karakter başına sekiz bit, artı eşlik biti adlı tek bir bit (bu standardı IBM geliştirmiştir). Bu eşlik biti bellek denetim devresini diğer bitler hakkında notlar tutmasına olanak verir. Sistemdeki her byte’ın bütünlüğü için yerleşik bir karşılıklı kontrol olmaktadır. Devre bir hata bulursa bilgisayar durur ve hatalı işleyişi bildiren bir mesaj görüntüler. Windows veya OS/2 gibi GUI işletim sistemi ile çalışılıyorsa, bir eşlik hatası kendisini genellikle kilitlenen bir sistem olarak ortaya koyar. Sistem yeniden başlatıldığında BIOS bu hatayı algılayarak ilgili hata mesajını görüntüler.

SIMM ve DIMM’ ler, eşlik biti olan ve olmayan sürümler halinde satılır. Maliyeti düşürmek, için 1994 yılından itibaren üretici firmalar eşlik denetimi yada hata algılama ve düzeltme için hiçbir yöntem kullanılmayan sistemler üretmeye başlamıştır. Bu sistemlerde bellek maliyetinden yaklaşık yüzde 10-15 tasarruf sağlayan, daha ucuz eşliksiz SIMM’ ler kullanılabilir. Eşlikli bellek, temel olarak gereken ek bellek bitlerinden dolayı daha yüksek bir sistem maliyetine neden olur. Eşlik sistem hatalarını düzeltemez ama, hataları algılayabildiği için kullanıcıyı bellek hataları ortaya çıktığında haberdar edebilir. Bunun iki temel faydası vardır.

  • Eşlik, yanlış verilere dayalı hatalı hesaplamaların sonuçlarına karşı önlem sunar.

  • Eşlik, hataların kaynaklarını işaret ederek problemin çözülmesine yardımcı olur ve sistemin bakım görmesini kolaylaştırır.

PC sistemleri eşlikli veya eşliksiz bellek kullanmak üzere tasarlanabilir. Herhangi bir ana kartta bir seçenek olarak eşliğin kullanılmasının maliyeti nerdeyse sıfırdır. Tek maliyet eşlikli belleklerin eşliksiz belleklere oranla biraz daha pahalı olmasıdır. yumuşak hatalardan kurtulmak için bu ek maliyet gözden çıkarılmalıdır.

Şimdi eşlik denetiminin nasıl işlendiğini görelim, sonrada eşlik denetiminin ECC (Error Correcting Code) adlı, sadece bellek hatalarını bulmakla kalmayıp, çalışma esnasında onları düzeltmeyi de başaran sistemi daha ayrıntılı olarak inceleyelim.

Daha öncede söylediğimiz gibi IBM ilk tek eşlik standardını oturtmuştur. Aşağıdaki açıklama tek eşlik ile ne söylenmek istenildiğini açıklamaktadır. Bir byte içindeki sekiz bit bellekte depolandığında, ya işlemcinin bir parçası olan yada ana kart üzerindeki özel bir çipte bulunan eşlik üretici/denetleyici bu veri bitlerini, byte içerisindeki 1’leri toplayarak değerlendirir. Byte içerisinde çift sayıda 1 bulunursa, eşlik üretici/denetleyici bir 1 üretir ve onu eşlik belleğin çipindeki dokuzuncu bit (eşlik biti) olarak depolar. Buda dokuz bitin toplamını (eşlik biti dahil) bir tek sayı kılar. Sekiz veri bitinin orijinal toplamı tek bir numaraysa, üretilen eşlik biti 0 olur, buda dokuz bitin toplamını tek bir sayı yapar. Temel kural, eşlik bitinin değerinin daima dokuz bitin (sekiz veri ve bir eşlik biti) toplamının, tek numara olmasıdır. Sistem çift eşlik kullansaydı, bu örnek eşlik bitinin toplamı çift sayı yapacak biçimde üretilmesi hariç aynı olurdu. Tek veya çift eşlik kullanılması fark etmez, sistem ikisinden birini kullanır ve bu durum kullanılan bellek çiplerinden tamamen bağımsızdır. Bir byte içerisindeki sekiz veri biti 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 olarak numaralandırılır. Aşağıdaki örnekler bunun anlaşılmasını daha da kolaylaştıracaktır.

  • Veri biti numarası: 0 1 2 3 4 5 6 7 Eşlik biti

  • Veri biti değeri : 1 0 1 1 0 0 1 1 0

Bu örnekte, veri bitlerinin toplamı olan 5 bir tek sayı olduğu için, eşlik bitini dokuz bitin toplamının tek olması için 0 değeri taşıması gerekir.başka bir örneği ele alırsak.

  • Veri biti numarası: 0 1 2 3 4 5 6 7 Eşlik biti

  • Veri biti değeri : 0 0 1 1 1 0 0 1 1

Bu örnekte ise, değeri 1 olan veri bitlerinin toplam değeri 4 olduğu için, dokuz veri bitinin toplamının tek sayı olması için eşlik bitinin değerinin 1 olması gerekir.

Sistem belleği okuduğunda eşlik bilgilerini kontrol eder. Bir byte (burada bir byte dokuz bittir) eşlik değeri 1 olan çift sayıda 1 içeriyorsa, bir hata olmalıdır. Sistem hangi bitin değiştiğini, yada sadece bir tek bitin değiştiğini söyleyemez. Örneğin, 3 bit değişmişse bu byte hala bir eşlik denetimi hatası verecektir; ancak iki bit değiştiyse, bu bozuk byte fark edilmeyebilir. Çok bitli hatalar (tek bir byte içerisinde) seyrek yaşandığı için, bu algoritma belleğin iyimi kötümü olduğunun mantıklı ve ucuz bir göstergesini sunar.

Aşağıda verilen örnekler eski üç sistemdeki eşlik denetim mesajlarını içermektedir.

  • IBM PC : PARITY CHECK x

  • IBM XT : PARITY CHECK x yyyy (z)

  • IBM AT ve sonraki model XT : PARITY CHECK x yyyy

Burada x, 1 veya 2’dir:

1 = Ana kartta hata görüldü
2 = Bir genişleme yuvasında hata görüldü

bu örnekte yyyy, 0000 ile FFFF arasında ondalık bir biçimde içinde hatanın meydana geldiği byte’ı gösteren bir numaradır. (z) değeri, (S) veya (E) olabilir.

(S) = Eşlik hatası sistem biriminde gerçekleşti
(E) = Eşlik hatası opsiyonel bir genişleme şasesinde gerçekleşti.

Bir eşlik denetimi hatası bunduğunda ana kart eşlik denetim devreleri işlemeyi durdurur ve sistemin dikkatini hataya yönelten, maskelenemez bir kesme (non-maskable interrupt-NMI) üretir. Bu NMI, ROM içerisindeki bir rutinin çalışmasına neden olur. Bu rutin de ekranı siler ve ekranın sol üst köşesinde bir mesaj görüntüler. Söz konusu mesaj bilgisayar sistemine göre değişir. Eski bazı IBM sistemlerinde ROM eşlik denetimi rutini işlemciyi durdurur. Bu durumda sistem kilitlenir ve sistemi yeniden başlatmak için donanımı sıfırlamanız, yada gücü keserek tekrar vermeniz gerekir. Ama bu sırada kaydedilmeyen bütün işler ve veriler kaybedilir. Çoğu sistem bir eşlik hatası bulduğunda işlemciyi durdurmaz; bunun yerine size sistemi yeniden başlatma ve hiçbir şey olmamış gibi çalışmaya devam etme seçenekleri sunar. Ayrıca, bu sistemler eşlik hata mesajlarını da IBM’ den farklı bir formatta görüntüleyebilir, ancak sunulan bilgiler temel olarak aynıdır. Örneğin Phoenix BIOS içeren çoğu sistem aşağıdaki mesajlardan birini görüntüler:

Memory parity interrupt at xxxx:xxxx
Type (S) hut off NMI, Type (R) eboot, other keys to continue

veya

I/O card parity interrupt at xxxx:xxxx
Type (S) hut off NMI, Type (R) eboot, other keys to continue

Bu iki mesajın ilki, bir ana kart eşlik hatasını (Parity Check 1), ikincisi de bir genişletme yuvası eşlik hatasını (Parity Check 2) gösterir. Bellek hatası için xxxx:xxxx şeklinde verilen adresler IBM adresleri gibi doğrusal adresler değil, segment:ofset şeklindedir. Bu adres biçimi de hatanın konumunu tek bir byte hassaslığında bildirir.

Bu hata mesajı görüntülendikten sonra üç farklı biçimde devam edilebilir. Bunlar;

  • S tuşuna basılabilir. Bu işlem eşlik denetimini kapatır ve sistemin eşlik denetimi hatasının oluştuğu yerden çalışmaya devam etmesini sağlar.

  • R tuşuna basılması, sistemin yeniden başlatılmasına ve kaydedilmemiş işlerin yitirilmesine neden olur.

  • Başka herhangi bir tuşa basılması sistemin eşlik denetimi devrede olacak bir biçimde çalışmaya devam etmesini sağlar.

Bu problem ortaya çıkarsa, başka bir eşlik denetimi kesintisine neden olma ihtimali yüksektir. Genellikle çalışmaları kaydedebilmek için eşlik denetimini devre dışı bırakan S tuşuna basılması iyi olur. Bu durumda, sabit diskte olası bir bozulmayı önlemek için çalışmaları bir diskete kaydetmek iyi olacaktır. Ayrıca kaydetmekte olduğumuz dosyanın eski bir sürümü varsa bunu korumak en akıllıca düşüncedir. Aksi takdirde bellek bozulmasından kaynaklanan bozuk bir dosyayı kaydetme ihtimali vardır. Eşlik denetimi artık devre dışı olduğu için, kayıt işlemleri kesintiye uğramayacaktır. Daha sonra sistemin gücünü kesmek, tekrar başlatmak ve hatayı bulmak için bellek tanı yazılımını çalıştırmak gerekmektedir. Bazı durumlarda POST sistem açıldığında bu hatayı bulur, ancak genellikle hatayı bulmak için daha gelişmiş bir tanı programını sürekli olarak çalıştırmak gerekir. AMI BIOS içeren sistemler eşlik hata mesajlarını aşağıdaki biçimde görüntüler:

  • ON BOARD PARITY ERROR ADDR (HEX) = (xxxxx)

veya

  • OFF BOARD PARITY ERROR ADDR (HEX) = (xxxxx)

Bu mesajlar POST sırasında bellekte bir hata oluştuğunu ve hatanın gösterilen adreste olduğunu bildirir. İlk mesaj hatanın ana kartta, ikincisi ise bir genişletme yuvası adaptör kartında meydana geldiğini gösterir. AMI BIOS bellek hatalarını aşağıdaki biçimde de görüntüleyebilir:

  • Memory Parity Error at xxxxx

veya

  • I/O Card Parity Error at xxxxx

Bu mesajlar normal işletim sırasında gösterilen adreste bir bellek hatası oluştuğunu gösterir. İlk mesaj bir ana kart bellek hatasını, ikincisi ise bir genişleme yuvası adaptör bellek hatasını gösterir. Gerçi çoğu sistem bir eşlik hatasından sonra işlem yapmaya devam etmeye, hatta bu andan sonra eşlik denetimini devre dışı bırakmaya bile izin verir ama, sistemi bir eşlik hatası bulduktan sonra kullanmaya devam etmek tehlikeli olabilir. İki yöntemden biri aracılığı ile sistemin kullanılmaya olanak verilmesinin amacı, bilgisayara tanı koyup bakım yapılmadan önce kaydedilmeyen işler için zaman tanımaktır.

Çalışmalar kaydedildikten sonra eşlik hatasının gerekçesi belirlenir ve sistem onarılır. Bu aşamadan sonra eşlik denetimi devre dışı bırakılarak hiç bir şey olmamış gibi çalışmalara devam edilebilir ama bu arızanın olduğunu bile bile arızayı görmemezlikten gelmekten başka bir şey değildir.

Eşlik hatasında ki en önemli noktalardan biriside, bir eşlik hatası bildirildiğinde, eşlik denetiminin belleğin bozulduğunu bildirdiğini unutmamak gerekir. Bozulmuş verileri en son kaydedilen sağlam verilerin üzerine kaydetmek doğru olmayacağından, çalışmaları farklı bir yere kaydetmek gerekir. Mümkünse sadece bir diskete kayıt yapmak daha doğru olur. Bu durumlarda sabit diske kayıt yapmak zararlı olabilir. Çünkü; bozuk belleğin içeriğini kaydetmeniz durumunda sabit diskinde bozulma olasılığı az da olsa vardır.

2. ECC (Error Correcting Code)

ECC’ nin basit eşlik hatasını algılamaktan öte nitelikleri de vardır. ECC sadece hatayı algılamak yerine, tek bitlik bir hatanın düzeltilmesine de olanak verir. Buda sistemin kesintiye uğramadan ve verileri bozmadan çalışmaya devam edebileceği anlamına gelir. ECC çoğu PC ‘de uygulandığı biçimiyle çift bitlik hataları algılar, ancak düzeltemez. Araştırmalar bellek hatalarının yüzde 98’inin tek bitlik olduğunu gösterdiği için, en yaygın kullanılan ECC türü bellek denetleyicinin erişilen veri kelimesindeki tek bitlik hataları bularak düzelttiği türdür (burada çift bitlik hatalar algılanır ancak düzeltilemezler). Bu tür ECC, SEC-DED (Single Bit Error Correction-Double Bit Error Detection) olarak bilinir ve 4 byte bir sistemdeki 32 bite ek olarak 7 denetim biti, 8 byte bir sistemdeki 64 bite ek olarak 8 denetim biti gerekmektedir. 4 byte bir sistemdeki (32 bit, 486 gibi) ECC, doğal olarak eşliksiz bellek veya eşlikten daha pahalıdır, ancak 8 byte bir sistemde (64 bit Pentium gibi) ECC ve eşlik aynı maliyete sahiptir, çünkü eşlik ve ECC için aynı sayıda ek bit gereklidir. Bu nedenle eşlikli SIMM (36 bit) veya DIMM’leri (72 bit) Pentium sistemleri için satın alarak, çip seti ECC işlevini destekliyorsa ECC kipinde de kullanabilirsiniz. Pentium sistemi SIMM kullanıyorsa, her bank için iki tane 36 bit (eşlikli) SIMM eklenir ve ECC, bank seviyesinde gerçekleştirilir. Pentium sistemi DIMM kullanıyorsa, bir bank olarak tek bir eşlikli ECC 72 bit DIMM kullanılır.

ECC, bir bellek yazma işleminde bellek denetleyicinin denetim bitlerini hesaplamasını izler ve bir okuma işleminde okunanla hesaplanan kontrol bitlerini karşılaştırır ve gerektiği taktirde bozuk bitleri düzeltir. Bellek denetleyicideki bu ek ECC devresi günümüzün ucuz ve yüksek performanslı VLSI devreler çağında çok önemli değildir ama ECC yazma işlemlerinde bellek performansını etkiler. Bunun nedeni, işlemin denetim bitlerinin hesaplanmasını ve okuma sırasında sistemin düzeltilmiş bitleri beklemek zorunda olmasıdır. kısmi bir kelime yazma işleminde bile bütün kelimelerin önce okunması, etkilenen byte’ların tekrar yazılması ve yeni denetim bitinin hesaplanması gerekir. Buda kısmi kelime yazma işlemlerini, daha yavaş olan okuma-değiştirme-yazma işlemlerine dönüştürür. Neyse ki bu performans düşüşü küçüktür. Bu düşüş en fazla yüzde 1-2 civarındadır. Bu nedenle artan güvenilirlik karşılığında bu maliyet çok uygundur.

Çoğu bellek hatası tek bitlik bir doğaya sahiptir. Bu tek bitlik hatalar ise ECC tarafından düzeltilebilir. Bu hata töleransı tekniğine yer verilmesi yüksek bir sistem güvenilirliği ve katılımcılığı sağlar. ECC tabanlı bir sistem, potansiyel bir bellek hatasının maliyetinin ek bellek ve onu düzeltecek ve sistem güvenilirliğini arttıracak sistemin maliyetine ağır bastığı hizmet birimi, kritik uygulamalar için iyi bir tercihtir. Veriler değerliyse ve sistem önemli işlerde kullanılıyor ise kesinlikle ECC bellek kullanılmalıdır.

Bellekler

Ön-bellekler, işlemci tarafından bellek işlemlerinin hızlandırması için tasarlanmış özel yüksek hızlı belleklerdir. İşlemci, ön-bellekte bulunan komut ve verilere, anabellekte bulunan komut ve verilere göre çok daha hızlı bir şekilde ulaşabilir. Mesela,100 MHz’lik sistem kartlarında, işlemcinin anabellekten bilgi alması 180 nanosaniye (saniyenin 109’ da  biri)  alırken,  bunu  ön-bellekten alması sadece 45 nanosaniye alıyor. Buna göre işlemci ne kadar çok komut ve veriye ön-bellekten ulaşırsa, bilgisayarınız da o kadar hızlı çalışır.

Ön-bellekler,  birincil  ön-bellek  (Level 1,  L1)  ve  ikincil ön-bellek (Level 2, L2) olarak ayrılırlar. Bunun dışında bunlar dahili ve harici olarak da sınıflandırılırlar. Dahili ön-bellekler işlemcinin içindedir. Harici ön-bellekler ise işlemcinin dışındadır. Birincil ön-bellek (L1) işlemciye yakın olandır. Genellikle birincil ön-bellekler işlemcinin içinde ve ikincil ön-bellek (L2)  ise dışındadır.

Ön-bellek  idarecisi  (cache  memory  controller),  ön-bellek sisteminin beyni olarak görülebilir. Ön-bellek idarecisi ana bellekten  bir bilgi alırken aynı zamanda ön-belleğe bir sonraki komutları verir. Bunun nedeni yapılan işe yakınlığı olan bu komutlara ihtiyaç  duyulması.  Bu  şekilde işlemci ön-bellekte gereksinim duyduğu komutlara daha hızlı bir şekilde ulaşma şansını artırıyor. Bu da, bilgisayarın daha hızlı çalışmasına imkan tanıyor.

1.ROM (READ ONLY MEMORY – SADECE OKUNABİLİR BELLEK)

ROM, bilgisayarın çalışması için gerekli olan temel komutların depolandığı yerdir. Bu komutlar, işlemlerden geçirilme için RAM içinde ve dışında veri taşıması, Manyetik medyalar üzerinde verilerin kalıcı olarak depolanması, bilgilerin ekran üzerinde  gösterilmesi,  klavyeden  girilen  komutların  yorumlanması  gibi  işlemleri  içerir.  ROM  aynı  zamanda, bilgisayar açıldığı zaman, bilgisayarın  düzgün  bir  şekilde  çalışıp  çalışmadığını tespit etmek için, bir takım testleri yerine getirir. ROM’un bir parçası olan  ve  ROM  BIOS  olarak  adlandırılan  birim,  bir  bilgisayarın  açılışını  başlatan  yerdir. ROM BIOS,  mikroişlemciye,  RAM  ve giriş/çıkış cihazları arasındaki veriyi kontrol etmesi için izin verir.

1.1. BIOS (Temel Giriş Çıkış Sistemi)

Pek  çok  PC sistemi, bilgisayar açıldığı zaman, ekran üzerinde bilgisayarın sistem kurulum bilgilerini listeler. Bu bilgiler bir BIOS raporudur ve BIOS’un bilgisayar üzerinde gördüğü donanımın özellikleridir. Bu liste, CPU’nun tipini, matematik işlemciyi,  CPU  saat  hızını,  taban  belleği, cache belleği, sürücü kapasitelerini, monitörü ve COM portları içerir. BIOS bir komut setidir ve ana kart üzerinde bir veya daha fazla çip üzerinde bulunur

ROM’un farklı tipleri bulunmaktadır:

Programlanabilir  ROM  (PROM): Bu  temel  olarak  üzerine  sadece bir kez yazılabilen boş bir ROM entegresidir. PROM  daha  çok  boş  bir  CD ‘ ye  veri  yazan  bir  CD-R sürücüsüne benzetilebilir. Bazı şirketler özel amaçlar için, özel araçlar kullanarak PROM entegresine yazarlar.

Silinebilir  ve  Programlanabilir  ROM  (EPROM):  Bu  da  hemen  hemen PROM gibidir. Tek farkı özel ultra-viole ışınları kullanarak  ROM ‘ u  silebilmenizdir. Bu işlemin yapılması verinin silinmesini ve ROM’un bir sonraki yazılma için hazır hale getirilmesini sağlar.

Elektrikle  Silinebilen  ve  Programlanabilen  ROM  (EEPROM):  aynı  zamanda  Flash  BIOS  olarak  da bilinir.  Bu  ROM,  ancak  özel  bir  yazılım  kullanılarak  tekrar  yazılabilir.  FlashBIOS’lar bu özellikleri sayesinde, kullanıcılara kendi BIOS’larınıgüncelleme imkanı tanırlar.

Anakart  üreticileri,  kart  üzerinde  kullanılacak  olan  BIOS  çiplerinin  tipine  kendileri karar verirler. Award, Phoenix,  AMI  (American Magatrends), Micro Firmware Inc. birkaç BIOS üreticisidir. BIOS çipi üzerinde firmaların etiketlerini kolayca görülebilir.

Daha  yeni  BIOS  çiplerinin  piyasaya çıkmasından bu yana,BIOS’u, BIOS’un dahili program kodunu değiştiren yazılımları çalıştırarak güncelleme edilebilir. Diğer BIOS chipleri upgradeedilecekleri zaman, değiştirilmeyi gerektirirler. BIOS kodu yeni takılan cihazları daha fazla desteklemediği zaman, mutlaka upgrade edilmelidir.

CMOS (Tümleyici Metal Oksit Yarıiletken): Bilgisayar çalışmadığı zaman, bilgisayarın sistem kurulumu ile ilgili hayati bilgileri depolayan bellek birimidir.

2.RAM (READ ACCESS MEMORY – RASGELE ERİŞİMLİ BELLEK)

RAM,  bilgisayarın  ana bellek birimidir. RAM çipleri, verileri, transistor ve kondansatör dizileri içindeki, sütun  ve  satırlarda depolarlar ve özel adreslerde bulunan bu verileri getirmek için bir bellek denetleyici devre kullanır. Çipler, o anki şarjlarını  korumaları  için, elektrik darbeleri ile düzenli olarak tazelenmelidirler. RAM içinde veriler, RAM veya bellek çipleriolarak  adlandırılan  bir  dizi  mikrochip  içinde,  elekronik  şarj   durumunun   olup   olmamasına   göre   depolanırlar.  Bilgisayarınızı kapattığınız zaman, RAM içinde bulunan her şey kaybolur.

İki tip temel RAM vardır : DRAM (Dinamik RAM) ve SRAM (Statik RAM).

2.1. DRAM

DRAM  tipik  olarak,  50  ila  70 nanosaniye (ns) arasında erişim hızına sahiptir ve çoğu bilgisayarlarda, sistem belleğinin çoğunluğunu teşkil eder. DRAM daha  yavaş ve daha ucuz olmasına rağmen, sık sık tazelenmeye ihtiyaç duyar ya da içerindeki veriyi kaybeder.

DRAM chip çeşitleri

DRAM  (Dinamik Gerçek Erişimli Bellek): SRAM aç/kapa anahtarları içerirken, DRAM mikro kapasitörler içermektedir. Bu sebeple SRAM, DRAM den daha hızlı cevap verebilmektedir.

Fast  Page  Mode  (Hızlı   Sayfa  Modu-FPM) : DRAM FPM, EDORAM’ler   duyurulmadan   önce,  bilgisayar sistemleri  için  geleneksel  belleklerin  yerini  tutmaktaydı.  FPM,  2, 4, 8, 16 veya 32 MB’lık SIMM modüllerine yerleştirilmiştir. Tipik olarak, 60 veya 70 ns’lik versiyonları bulunmaktadır. 60 ns, en hızlı ve şu anda kullanımda olanıdır. Tek bir Pentium anakart üzerinde farklı hızdaki RAM birimlerini birleştiremezsiniz.

EDODRAM (Uzatılmış Veri Çıktısı): 72-pin SIMM konfigürasyonu EDORAM’in genelde 60 ns’likversiyonları satılır. Günümüzde kullanılmamaya başlamıştır.

SYNCHRONOUS DRAM (SDRAM): SDRAM, PC bellekleri için, gelişmekte olan yeni bir standarttır. SDRAM’ in  hızı  eşzamanlıdır. Bunun anlamı, hız doğrudan olarak bütün sistemin saat hızına bağlıdır. 100 MHz kadar aynı hızlarda çalışır. Bunun anlamı,  bellek  birimi, takmak  istediğiniz  sistem  üzerinde  çalışması  için,  yeteri  kadar  hızlı olmalıdır. SDRAM, PC’ler için en yeni RAM  tipidir  ve  sadece  64-bit  modüller  (uzun 168-pinDIMM’s) halinde gelir. SDRAM 8-12 ns arasında bir erişim hızına sahiptir. EDORAM’e göre performans artışı, 66 MHz’lik çalışmalarda sadece %5’ dir. Fakat, 100 MHz’lik çalışmalarda daha iyi sonuçlar alınmaktadır.

2.1.2. RAMBUS RAM (RDRAM) 

RAMBUS,  bir  gelecek RAM tipidir. Intel ve diğer firmalar bu Ram tipi için büyük beklentileri vardır. İki kanaldan veri iletimi gerçekleştirmektedir. P4 işlemcileri için geliştirilmiştir. 400 MHz’lik ön veri yolunu (FSB) her zaman tam veri ile doldurmak için bu hızlara yakın çalışmaktadır. Günümüzde çift olarak kullanılmaktadır. Fakat henüz piyasaya sürülmeyen yeni sürümünde tek kullanılmaktadır.

2.2. SRAM (STATİK RAM’ LAR)

SRAM,  25  ns’ lik  tipik  erişim hızı  ile  daha  hızlıdır.  SRAM  daha  pahalıdır  ve  DRAM in  verilen  aynı  alanda saklayabileceği verinin sadece dörtte birini depolayabilir, ancak SRAM de bu daha sistem kapatılana  dek  kalmaktadır. SRAM  10 ns kadar düşük bir erişim hızına sahip olabilir. FAST SRAM, çoğu bilgisayar sisteminin  merkezi  işlem biriminde, ön-bellek içinde, veya ekran kartının üzerinde bulunabilir.

2.2.1. SRAM Chiplerinin Çeşitleri

SRAM (Static Read Access Memory)

VRAM  (Video  Read  Access  Memory):  Bu  Ram  ekran  kartları  için  düzenlenmiştir. VRAM ve WRAM ikisi birden çiftportlu bellek birimleridir. Bunun anlamı işlemci aynı anda her iki bellek çipinin içerisine çizim yapabilmektedir.

WRAM(Windows Ram):WRAM,bellek bloklarının sadece bir kaç komutla daha kolay bir  şekilde  adreslenme- sine izin verir.

Kurulum

Modern sistem boardlarında, RAM, SIMM veya DIMM modüllerinin üzerine kurulmuştur. Daha  önceleri, küçük kişisel DRAM’ler kullanılmaktaydı. Genellikle, board üzerinde  36  küçük  çip  için  odalar  bulunmaktaydı. Bu  durum,  yeni  RAM çiplerini  kurmayı  elverişsiz  hale  getiriyordu.  Sonra, birisi bu olayı çözmeyi başardı. İlk olarak SIPP modülleri geldi. Onlar, board üzerinde  sabitlenen  çoklu  ayakları  sahipti.  O  zamandan  sonra  SIMM   modülleri  geldi. Bunlar, bir kenar bağlayıcıya sahip kart üzerinde  kuruluyorlardı. Ana kart üzerinde, soketlerin içerisine takılıyorlardı ve herkes bunları kurabiliyordu. Günümüzün teknolojisi de şu anda budur.

3.RAM ve ROM ARASINDAKİ FARKLAR

Hem  ROM,  hem  de  RAM  yüksek  hızlara  sahip  ve  her  bilgisayarda  olması  gereken  farklı   iki   tipte  bellek birimleridir.  Günümüzün  bilgisayar  sistemleri,  farklı  yerlerde  (yazıcılar  bile  yazdırılacak  olan sayfaları geçici tutmak için), farklı hızlarda bellek birimlerine sahiptirler.

Her bilgisayar,  CPU’nun direk olarak okuyup yazabildiği bir bellek birimine sahiptir. Bir program belleğe çalıştırılmak ve kullanılmak için yüklenmelidir.

Bilgisayarınızı  ilk  açtığınız  zaman, bilgisayar ilk nerden başlayacağını nasıl biliyor dersiniz? İşte burası ROM un devreye  girdiği  yerdir.  Her  bilgisayar  mutlaka  ROM belleğe sahip olmalıdır. ROM bellek belleğin bir parçasıdır ve içerdiği bilgi değiştirilemez. ROM  bellek,  CPU’ya ilk ne yapması gerektiğini söyleyen komutlara sahiptir. Genellikle bu komutlar, işletim sisteminin,  yazılabilir  ve  silinebilir  belleğe  yerleşmesini  sağlarlar. İşte bu belleğe de RAM denir. Belki de RAM için, RWM (Read/Write Memory)  denmiş  olsaydı  daha  iyi  olurdu.  Çünkü  bu  onun  rolünü daha açık ortaya koymaktadır. Genellikle konuşmada, ROM bellek  birimleri  içerisinde  aynı  bilgiyi  taşıyan RAM bellek birimlerinden daha hızlı cevap verirler. Aynı zamanda, ROM içinde bir yazılıma sahip olmanın anlamı, o yazılımın yükleme zamanının ortadan kalkması demektir.

4.BELLEK CHİPİNİN PAKETLENMESİ

Bir  bellek  çip’i,  içerisinde  milyonlarca  transistör  içeren  bir  tümleşik  devre  olan yarıiletken silikon parçasıdır. Bellek birimleri farklı paketleme şekillerinde gelirler. Bellek, DIP, SIP, ZIP çipleri ve SIMM, DIMM modülleri içinde gelir.

DIP (Dual Line Package – Çift Hat Paketi) DIP, 8 ila 40 bacağa sahiptir ve düzgün olarak 2 satırda bölünmüştür.

SIP (Single Inline Package – Tek Hat Paketi) Bir tarak gibi, tek satır üzerinde bacaklara sahiptir.

ZIP (ZigZag Inline Package – ZigZag Hat Paketi) ZIP aslında, bacakları bir kenar üzerinde zigzag çizen DIP paketidir.

PGA (Pin-grid Array – Pin-Izgara Dizisi) PGA, eşmerkezli kareler şeklinde dizilmiş ayaklara sahiptir. PGA çipler, CPU gibi çok sayıda ayağı olan çipler için iyi bir seçimdir.

5.SIMM (Single Inline Memory Module)

Bir SIMM birimi, anakart üzerinde bir sokette  yer  alan,  küçük bir devre kartı üzerine yerleştirilmiş çok sayıda bellek biriminden oluşmaktadır. SIMM’ler bir yay toka ile tutulmaktadır.  Daha eski bilgisayarlar 30-pin SIMM’leri (8-bit) kullanırlardı, fakat en  yeni  bilgisayarlar  72-pin  SIMM’ leri  kullanır. 72  pin  SIMM’ ler  32-bit  yola  sahiptir. Çip  üzerinde  bulunan 100, 80, 70, 60 gibi numaralar onun nanosaniye olarak hızını belirtmektedir. En düşük numara, en  hızlı çipi ifade  etmektedir. SIMM’ ler anakart üzerinde  kümeler  halinde  organize  edilmişlerdir.  30  bitlik SIMM’ler 4 kümede toplanırlarken, 72 bitlik SIMM’ler 2 kümede toplanmaktadırlar.

6.EŞLİK BİTLERİ (PARITY BIT)

Bellek birimleri, geleneksel olarak iki temel şekilde mevcut olmuşlardır: paritili  ve  paritisiz. (Aslında, sadece bazı büyüklükler ve stiller paritisizdir fakat genelde paritili üretilmektedirler).

Paritisiz, düzgün bellekdır. Depolanacak olan verinin her biti için, kesin olarak belleğin bir bitini içermektedir. Her bayt veriyi depolamak için-8 bit kullanır.

Pariti bellek, her  sekiz  bit veri  için ekstra olarak bir bit daha ekler ve onu bu biti hata tespiti ve düzeltmesi için kullanır. Depolanacak her bayt için 9-bit kullanılır.

6.1. Parity Kontrolü

Eşlik biti  kontrolü, bellek sistemindeki basit, tek bit hataların tespiti için kullanılan temel yöntemdir. Aslında, 1981 yılında orijinal IBM PC den bu yana, pariti kontrolü mevcuttu ve 1990’ların başlarına kadar, marketlerde satılan her PC sisteminde kullanıldı.

6.2. ECC Kontrolü

Aynı  zamanda,  ECC isminde Pentium sınıfı ya da daha üst sistemlerde kullanılan bir hata bulma ve düzeltme sistemi de yer almaktadır.

Paritili  bellek,  paritisiz  bellekden  % 12.5 daha fazla DRAM belleği kullanır. İşlemci hızlarının yükselmesi ve PC platformunda yüksek  teknolojili  yazılımların  göze  batmasıyla birlikte hata kontrolü yapan bellek birimleri tekrar önem kazandı. Bir zamanlar, bütün  bilgisayarlar  pariti  bellek  kullanırlardı.  Aslında, PC sistemlerinin 4. kuşağına kadar, bir PC üzerinde pariti kontrolünü  kapatmak  imkansızdı.  Bu  durum  hızlı  bir  şekilde değişti ve bir kaç yıl içerisinde, yeni sistemlerde standart olmaktan çıktı. Pekçok pentium sınıfı sistem sadece pariti kontolünü kullanmaz, ve hatta pek çoğu pariti kontrolünü (veya ECC) hiç desteklemez.

Pariti kontrolü, modern PC sistemlerinde kaldırılmıştır. Paritisiz bellek birimleri yaklaşık olarak %11 daha ucuzdur.

Parity/ECC, pentium pro işlemci çalışan sistemlerde geri dönüş yapmıştır. Çünkü pariti üzerinde ECC yetenekleri süperdir ve pentium  pro  ile  çalışan  sistemlerde  genelde veri entegrasyonu sağlayan server’ lardır. Aslında Intel’ de, daha hızlı Pentium-II sistemlerin 2. ön-bellek yoluna bu kontrolü  yerleştirmektedir. Bunun  nedeni bu hızdaki sistemlerde veri bütünlüğünün gerekli olmasıdır.

Pek çok Macintosh  bilgisayar paritisiz simm’ leri (x8, x32) kullanır. Fakat çoğu PC paritili simleri kullanır (x9, x36). Bununla birlikte, bu konudaki son  eğilim,  Pentium sistemler üzerinde paritisiz simm’ lerin kullanılmasıdır. Çünkü, pariti pek çok 64 bit sistemde gerekli değildir. ECC (error code correction) yüksek seviyeli server’ lar ve Pentium’ lar üzerinde kullanılır. Bu modüller hatayı tanıma ve düzeltme özelliğine sahiptir.

Not:

30-pinlik bir simm, eğer üçün veya dokuzun katları şeklinde bir çip dizilimine sahipse paritilidir.

Eğer 2 (2, 4, 8, …) ün katlarında çip sayısına sahipse paritisizdir.

72-pin  SIMM’ leri,  üreticilerinin çeşitliliği yüzünden fiziksel olarak ayırt etmek çok zordur. Genel olarak, 4, 8, 16 veya 32 çipe sahip olanlar paritisizdir.

7.DIMM (Dual Inline Memory Module)

DIMM’ ler en yeni dizayn edilmiş bellek birimleridir. 168-pinivardır ve 64-bit bellek yolu sunmaktadırlar. Eski ana kartlar üzerinde kullanılamazlar. SIMM ler ikili gruplar halinde soketlerine yerleştirilme ihtiyacı duyarlarken, 64-bit bellek yoluna sahip bir pentium işlemci tek bir DIMM’i kullanabilmektedir.

8.SEC (Single Edge Contact)

SEC, Intel Pentium II işlemciler için geliştirilen yeni bir bellek paketidir. Intel’in Pentium Pro işlemcilerine kadar kullandığı  single-chip-style  paket  tipinden daha farklıdır. Pentium II işlemcisinin üretilmesiyle birlikte, Intel L2 ön-bellek işlemcinin dışarısına çıkarmış,  fakat ön-bellek  ile  işlemci  arasında yüksek hızda özel bir bağlantıyı devam ettirebilmeyi istemiştir. Bunu yapmak için, Pentium II yi ayrı bir çip olarak satmamaya karar verdiler fakat, bunun yerine ön-bellek ile entegre edilmiş bir çip ortaya çıktı.

SEC gerçekte tam anlamıyla bir çip paketi değildir. İşlemci küçük bir devre kartı üzerine oturtulmuştur. Ön-bellek’ de aynı zamanda anakarta özel bir slot sayesinde bağlanan bu kart üzerindedir.

9.MMO (Mobile Module)

Bu, içinde işlemciyi, ön-bellek modülü ve çipseti içeren küçük bir modüldür. Bir anakart gibi görünür fakat değildir.