Bilgisayar Donanımı DRAM, SRAM (Önbellek)

Önbellek Bilgisayar Donanımı 2

Önbellek, ana bellek (ram) ile işlemci(CPU) arasında görev yapan ve ana bellekten çok daha hızlı olan, SRAM ‘lerden oluşmuş bellek topluluğudur. Bu bellek birimi; işlem esnasında çok sık kullanılan talimatları ve geçici olarak tutulan bilgiler için ‘’yap- boz tahtası’’ olarak kullanılır. Önbellek ilk icat edildiği yıllarda işlemci yongası üzerinde yer alıyor ve sadece L1'den oluşuyordu. O zamanlar da bu tahmin mekanizması bayağı işe yarasa da işlemci yongası üzerinde olduğu için cpu, L1 ile iletişime geçeceği zaman yonganın veri yolu hızına düştüğü için pek kullanışlı değildi. İşte bu yüzden bilim insanları bu önbelleği cpu’un içine koymak istiyorlardı. Fakat bu o kadar kolay değildi. Milyonlarca transistörü cpu içine koyabildikleri halde, bir türlü önbelleği çekirdeğe gömemedikleri için cpu’ya en yakın yere koymaya karar verdiler. Bilgisayar Donanımı 3

4 Bunun sonucu olarak SLOT işlemci adı verilen cpu’lar piyasaya çıktı. Fakat bu yöntemle hem istedikleri performansı alamadılar hem de işlemci anakart üzerinde dikine durduğu için sabitlemek zor oluyordu. Bir süre sonra önbelleği çekirdeğe gömmeyi başardılar. Hatta L2 ile gömdüler. Bilgisayar Donanımı 4

İşlemci, ön-bellekte bulunan komut ve verilere, ana bellekte bulunan komut ve verilere göre çok daha hızlı bir şekilde ulaşabilir. Mesela,100 MHz’lik sistem kartlarında, işlemcinin ana bellekten 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. Tarayıcı önbelleği, ziyaret ettiğiniz sayfaların bazı verilerinin kopyalarını içeren bir dosyadır (örneğin resimler veya dinlenmiş şarkılar). Sayfa yeniden görüntülendiğinde tarayıcı artık bu verileri internetten istemez. Bunun yerine verileri önbellekten getirir. Önbellek RAM’den daha hızlıdır, işlemciye daha yakındır, ancak pahalıdır. Bu yüzden düşük boyutludur. Önbellekler RAM’dekinden farklı bilgi tutmaz, RAM’deki bilginin bir alt kümesini tutar. Bilgisayar Donanımı 5

Bilgisayar Donanımı 6

Pek çok modern CPU’da önbellekler birden fazla kademeden oluşmaktadır Pek çok modern CPU’da önbellekler birden fazla kademeden oluşmaktadır. Daha hızlı erişilen birinci kademe L1 önbelleği, sonrakilere L2 ve L3 önbellekleri deniyor. Eskiden iki kademeli önbellek sistemlerinde L2 önbelleği işlemcinin dışında bulunuyordu. Sonraları pek çok tasarımda L2 önbelleği de CPU’nun içerisine alınmıştır. Bilgisayar Donanımı 7

L1, L2 ve L3 önbellekler (genellikle) işlemci ile bütünleşiktir L1, L2 ve L3 önbellekler (genellikle) işlemci ile bütünleşiktir. Bu önbellekler hızlı erişim için RAM’in o an için en aktif bölgelerinin bir kopyasını tutarlar. Burada hız ve maliyet bakımından L1 > L2 > L3 >RAM. L1, ALU’ya çok yakın bir yerde bulunur ve çok hızlıdır. L1, L2 ve L3 önbellekleri, bilgisayardaki RAM’e benzer ama farklı bellek havuzlarıdır. Bilgisayar Donanımı 8

Ön bellekte yerellik Ön belleğin çalışma ilkelerinden biri Yerellik ilkesidir. Yerellik ilkesine göre iki tür yerellik vardır. Zamanda yerellik, Alanda yerellik Zamanda yerellik: İşlemcinin son ulaştığı verilere yakın bir zamanda tekrar ulaşmak isteyebilir. Bu sebeple son ulaşılan ögelerin işlemciye yakın tutulması gerekmektedir. Alanda yerellik: Bellekten okunan bir ögenin yakınındaki adreslerde bulunan ögelere ulaşmak istemesi olasıdır.  Bu sebeple okunan ögenin yakınındaki adreslerde bulunan verilerin işlemciye yakın tutulması gerekir. Yerellik ilkesinden yararlanarak, çalıştırılan programların büyük ölçüde hızlanması sağlanır. Çünkü kullanılacak veriler tahmin edilip yakınında tutulur. Yerellik ilkesini kullanmaktaki amaç kullanıcıya, işleve göre sunulabilen en ucuz belleği sunmak ve en büyük hızı sağlamaktır.  Bilgisayar Donanımı 9

RAM(Rasgele Erişimli Bellek) RAM’lar silikon üzerine yerleştirilmiş birçok transistorun, ağırlıklı olarak veri erişiminin kontrolü ve verinin saklanmasıyla ilgili belli işlevleri yerine getirmesi için birbirine bağlanmış elektronik yapılardır.  RAM mikroişlemcili sistemlerde kullanılan bir tür veri deposudur. Buna karşın diğer hafıza aygıtları (manyetik kasetler, diskler) saklama ortamındaki verilere önceden belirlenen bir sırada ulaşabilmektedir, çünkü mekanik tasarımları ancak buna izin vermektedir. Çoğu kişisel bilgisayarda RAM eklemek veya değiştirmek için yuva bulunur. Bilgisayar Donanımı 10

Bir RAM yongasında herhangi farklı iki veriye ulaşmak için aşağı yukarı aynı süre harcanmaktadır. Buna karşılık disk ve benzerleri okunan verinin başı bulunan noktaya yakınsa az zaman, uzaksa çok zaman harcamakta ve baş konumu sürekli yer değiştirmektedir. Çoğu RAM hem yazılıp hem okunabilir. Bu yüzden RAM sık sık "okunan- yazılan hafıza" ismiyle yer değiştirmiştir. Bu bağlamda RAM, ROM'un tersi, daha doğrusu sıralı ulaşılabilir hafızanın tersi olarak kabul edilir. Bilgisayar Donanımı 11

Bilgisayarda bulunan chipler düşük voltajla çalıştığı için insan vücudundaki statik elektrikten zarar görme ihtimali vardır. Bunun için elektrostatik deşarj yapılmalıdır. RAM’ler yuvalarına yerleştirilip bastırılınca yandaki kilitler çentiklere denk gelerek çıkmasını engelleyecektir. Masaüstü bilgisayarda ram modülleri dik olarak yerleştirilirken dizüstü bilgisayarlarda yatay olarak yerleştirilir. Bilgisayar Donanımı 12

13 RAM kapasiteleri (Bit-Byte) Bilgisayarlarda kullanılan verileri ifade etmede Bit kullanılır. Bit bilgisayardaki en küçük veri boyutu biriminin adıdır. Bit terimi ilk defa IBM(International Business Machines) çalışanları tarafından 1956'da ortaya atılmıştır. Aslında, doğrudan adresleyebilen belleğin 6 bitlik bir değeri tanımlayan en küçük birimi olarak tanımlanmıştır. Daha sonra, 1956'da, 6 bitten 8 bite geliştirilmiştir. Bite, bit ile karıştırılmaması için daha sonra Bayt'a çevrilmiştir. Bayt elektronik ve bilgisayar bilimlerinde genellikle 8 bitlik dizilim boyunca 1 veya0 değerlerini bünyesine alan ve kaydedilen bilgilerin türünden bağımsız bir bellek ölçüm birimi. Bir bayt, Latin alfabesini baz alan 8-bitlik bir kodlamada herhangi bir harfi temsil eder. Bitten sonraki ikinci en küçük sayısal bilgisayar birimidir. Bilgisayar Donanımı 13

Bir Bayt, 0 ile 255 arasındaki değeri veya diğer anlamda 256 şalter durumunu temsil etmektedir. Yani 2 üssü 8'dir. Onluk düzende 167'nin ikilik düzende dizilimi şöyledir:10100111. Çoğu platformda' 8 bit = 1 bayt 1 Kilobayt = 1 KB = 103= 1.024 Bayt 1 Megabayt = 1 MB = 106= 1.048.576 Bayt 1 Gigabayt = 1 GB = 109= 1.073.741.824 Bayt 1 Terabayt = 1 TB = 1012= 1.099.511.627.776 Bayt 1 Petabayt = 1 PB = 1015 bayt 1 Eksabayt = 1 EB = 1018 bayt 1 Zettabayt = 1 ZB = 1021 bayt 1 Yottabayt = 1 YB = 1024 bayt Bilgisayar Donanımı 14

Bilgisayar Donanımı 14

İki tip temel RAM vardır: DRAM (Dinamik RAM) ve SRAM (Statik RAM). Dinamik rastgele erişimli hafıza (DRAM) tümleşik devrelerin plastik ambalaja metal iğnecikler ile bağlanıp, sinyaller ile kontrol edilecek biçimde üretilir.   Dinamik RAM (DRAM) yongalarında bir miktar enerji depolayan kapasitörler kullanılır. Bu kapasitörlerdeki enerji seviyesi 1 ya da 0’a karşılık gelir.  DRAM üzerindeki hücrelerde, kapasitör boşaldıkça hücredeki veri düzenli olarak değiştirilmeli ya da yenilenmelidir. Bu yüzden DRAM, yenileme devresinden dolayı çok yer kaplar.  DRAM’ler ortamdaki gama ışınlarıyla etkileşim içine girerlerse, üzerlerindeki kapasitörler zamanından erken deşarj olabilir. Fakat bu çok nadir gerçekleşen bir durumdur. Bilgisayar Donanımı 15

DRAM’ ler genellikle bellek chip’ lerinde kullanılır  DRAM’ ler genellikle bellek chip’ lerinde kullanılır. Üzerindeki numaralarla bu ürünlerin hızlarını belirliyor. Burada sayının küçük olması belleğin hızlı olması anlamına geliyor. Yalnız dikkat dilmesi gereken bir konu ise aynı sistemde kullanılacak bellek chip’ lerinin aynı hızlara sahip olması. Aksi taktirde sistemde ciddi performans kayıpları meydana gelir. EDO DRAM: Standart DRAM’den daha hızlı bir DRAM bellek türü. Bir seferde tek bir veri bloğuna ulaşabilen Standart DRAM belleğin aksine bir önceki veri blokunu işlemciye gönderirken aynı anda bir sonraki veriyi almaya başlayabiliyordu. Bilgisayar Donanımı 16

Bilgisayar Donanımı 17

SRAM Durağan Rastgele Erişimli Bellek, yarı-iletken bir bellek türüdür. Rastgele Erişim; hafızanın içerdiği konumlara, daha önce erişilmiş olan konumlara bakılmaksızın erişilebileceğini yani yazılıp okunabileceğini belirtir. Sürekli enerji tazelemesi gerekmemektedir. Bilgisayar Donanımı 18

SRAM içindeki her bit; her biri, iki adet çapraz eşlenmiş tersleyici oluşturan transistörlerden dört tanesi üzerine kurulmuştur. Bu hafıza hücresi(bit), genelde “1” ve “0” ifade etmek için kullanılan iki durağan duruma sahiptir. İki adet fazladan erişim transistörü, okuma ve yazma işlemleri sırasında hafıza hücresine erişimi denetlemek üzere hizmet verirler. Bir hafıza hücresini (bit) saklamak için özellikle altı adet MOSFET gerekmektedir. SRAM 'de; SDRAM, RDRAM, DDR SDRAM gibi kavramlarda bulunabilir. Bilgisayar Donanımı 19

20 DRAM VE SRAM ARALARINDAKİ FARK SRAM bellekler, DRAM belleklerden daha hızlı ve daha güvenli olan (ama onun kadar yaygın olmayan) bir hafıza çeşididir.  SRAM’in daha hızlı olmasını sağlayan, DRAM’le arasındaki bir başka fark ise tüm adres bitlerini bir kerede alan özel çiplerdir. DRAM SRAM’ a göre daha ucuzdur. Bunun nedeni daha az sayıda transistör ile çalışma ve karmaşık bir yapı içermemesidir. DRAM’ın SRAM’a karşı avantajı ise yapısal basitliğidir.  Bilgisayar Donanımı 20

DIMM Bir DIMM veya çift ​​hat içi bellek modülü, bir dizi dinamik rasgele erişimli bellek entegre devreden oluşur. Bu modüller bir monte edilmiştir baskılı devre kartına ve kullanılmak üzere tasarlanmıştır. DIMM'ler, DRAM yongalarının modülün baskılı devre kartının (PCB) bir veya iki tarafında bulunup bulunmadığını açıklamak için sıklıkla "tek taraflı" veya ‘’çift taraflı" olarak adlandırılır. Her iki taraftaki SIMM'lerdeki kontaklar gereksiz olsa da, DIMM'lerin modülün her iki yanında ayrı elektrik kontakları vardır. Bir diğer fark ise, standart SIMM'lerin 32 bit veri yoluna sahip olmaları ve standart DIMM'lerin 64 bit veri yoluna sahip olmalarıdır. İki tür DIMM: Bilgisayar Donanımı 21

22 168 pin SDRAM modülü 184 pinli DDR SDRAM modülü SDRAM modülünün alt kenarı üzerinde iki çentik (dikdörtgen kesikler) bulunurken, DDR1 SDRAM modülünde yalnızca bir tane bulunur. Ayrıca, her modül sekiz RAM çipine sahiptir, ancak alttaki birimin dokuzuncu çip için boş alanı vardır. Bilgisayar Donanımı 22

Bilgisayarın anakartında 2 ile 6 arası adet SDRAM DIMM yuvası vardır. DIMM yuvalarının çeşitleri DDR, DDR2, DDR3 ve DDR4 RAM'i destekler. Bilgisayar Donanımı 23

DDR,DDR2,DDR3 ve DDR4’ün tümünde farklı pin sayısı ve farklı çentik pozisyonları bulunur. Bilgisayar Donanımı 24

25 DDR (üst) ve DDR2 (alt) DIMM modüllerinde çentik pozisyonları Örnek vermek gerekirse; temel saat hızını 100Mhz alırsak, DDR RAM 1600 MB/s, DDR2 3200 MB/s, DDR3 ise 6400 MB/s bant genişliği sunar. Bilgisayar Donanımı 25

SIMM Bir SIMM veya tek sıralı bellek modülü, bilgisayarda kullanılan rastgele erişimli bellek modülü türüdür. En erken PC anakartlar soketi kullanılan DIP için DRAM. Bilgisayarın bellek kapasiteleri arttıkça, anakart alanından tasarruf etmek ve bellek genişletmeyi kolaylaştırmak için bellek modülleri kullanıldı. Sekiz ya da dokuz tek DIP yongasını takmak yerine, bilgisayarın belleğini artırmak için yalnızca bir tane daha bellek modülüne ihtiyaç duyuldu. Bilgisayar Donanımı 26

27 30 iğneli, tescilli Apple 68-pin ve 72-pin SIMM'ler Bilgisayar Donanımı 27

30-pin SIMM, 256 KB kapasite Bilgisayar Donanımı IBM PS/2 model 50 anakartında iki adet 30-pin SIMM yuvası 28

SORULAR Bilgisayar Donanımı 29

BİZİ DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİZ HAZIRLAYANLAR ATAKAN KAYHAN BETÜL GÜNDÜZ BURAK KÖLE ERDEM ÖZYOL ÇETİN ÖPENGİN Bilgisayar Donanımı 30