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.

Bir Cevap Yazın