Hafıza Birimleri ve RAM

... konulu sunumlar: "Hafıza Birimleri ve RAM"— Sunum transkripti:

1 Hafıza Birimleri ve RAM
Memory Units

2 Temel Kavramlar Hafıza veya bellek kelimeleri daha üst düzey ifadelerdir RAM bir hafıza türüdür CMOS, ROM, EPROM, Flash ve benzerleri de birer hafıza türüdür Günlük kullanımda RAM, hafıza ve bellek kelimeleri yoğunlukla aynı kavramı ifade etmekte kullanılır Doğru sınıflandırmayı bilmeniz önemlidir Diğer hafıza birimlerine değinecek olsak da asıl konumuz bilgisayarın ana hafızası olan RAM’dir

3 Hafıza Türleri Hafıza Türü Veri Saklama Açılımı RAM Geçici
Random Access Memory CMOS Complementary Metal Oxide Semiconductor ROM Kalıcı Read Only Memory PROM Programmable ROM EPROM Erasable Programmable ROM EEPROM Electronically Erasable Programmable ROM Flash

4 RAM Nedir? RAM = Random Access Memory
İşlem sırasında kullanılacak verilerin saklandığı alandır Kalıcı depolama amacıyla kullanılmaz Performans ve yazılım desteği açısından yeterli ve kaliteli RAM’e sahip olmak kritik derecede önemlidir

5 Program Komutları ve RAM
İşletim Sistemi Komutları İşletim Sistemi Arayüzü Adım 1: Windows’u açmak Web Tarayıcı Ekranı Web Tarayıcı Program Komutları Adım 2: Internet tarayıcı yazılımını açmak Word Yazılımı Program Komutları Word Yazılımı ve Web Tarayıcı Ekranı Adım 3: Word yazılımını açmak Web Tarayıcı Program Komutları Adım 2: Internet tarayıcı yazılımını kapatmak Kelime İşlem Programı Ekranı

6 RAM’e Kopyalama Neden RAM’e kopyalama yapılır?
Temel amaç, veri ve komutlara CPU’nun daha hızlı erişebilmesidir CPU RAM’e sabit disklerden çok daha hızlı erişir Çalıştırılan program RAM’den büyük ise ne olur? Belirli aralıklarla sabit diskten transfer yapılır Genelde oyunlar ve ileri tasarım programlarında söz konusudur Windows işletim sistemi PageFile servisi ile sabit diskin bir kısmını RAM gibi kullanmaya çalışır

7 Adres ve Veri Yolu Adres yolu, işlemcinin hangi adresten okuma isteği gönderdiğini RAM’e iletir yani RAM’i adresler Adres yolundaki hat sayısı, kullanılabilecek maksimum RAM miktarını belirler Veri yolu (external data bus) ise, adreslenmiş verinin işlemciye gönderilmek üzere konulduğu yoldur

8 RAM Yongaları Üretim teknolojisi gelişimine göre RAM yongaları değişmiştir DIP SOJ TSOP CSP 8

9 RAM Modülünün Yapısı SPD Yongası DRAM Yongaları (FBGA)
Bağlantı PIN’leri (Gold Fingers) Çentik / Module Key Kondansatörler PCB (Printed Circuit Board = Baskı Devresi)

10 SIMM RAM Paketi SIMM: Single Inline Memory Module
Tek sıralı hafıza modülüdür Artan RAM ihtiyacına karşın PCB (Printed Circuit Board = Baskı Devresi) üzerine RAM yongalarının yerleştirildiği ilk çözümdür 32 bit dış veri yoluna sahiptir 64 bit dış veri yoluna sahip sistemlerde en az 2 tane modül kullanılması zorunlu idi

11 Dinamik ve Statik RAM Dinamik (DRAM) Statik (SRAM)
Düşük maliyet, küçük mimari yapı ve makul derecede hız sunar Genellikle sistem hafızası olarak kullanılır Yüksek kapasiteli ve esnek çözümler sunar Statik (SRAM) Daha yüksek hız ile birlikte, daha yüksek maliyetlidir ve daha büyük mimari bir yapı kullanır Genellikle küçük boyutlu olarak, ön bellek amacıyla kullanılır Daha çok devreye entegre durumdadır ve değiştirilmesi zordur SRAM’in periyodik olarak yenilenmesi gerekmezken, DRAM için periyodik yenileme gereklidir

12 DRAM DRAM: Dynamic Random Access Memory
Mikroskobik kapasitörler ve transistörler sayesinde 1 ve 0’ları saklayan özel bir tür yarı iletkendir (semiconductor) Tek bir yonga bu kapasitör transistor kombinasyonundan milyonlarca içerebilir En popüler bellek türüdür

13 DIMM RAM Paketi DIMM: Dual Inline Memory Module
Çift yönlü hafıza modülüdür SDRAM’ler başlangıcını DIMM modülleri olarak yapmıştır Günümüzde halen kullanılan en popüler RAM paketidir Buffering ve ECC gibi bazı ilave fonksiyonları gerçekleyebilmesi için ekstra pinleri vardır Dizüstü bilgisayarlar için SO-DIMM (Small Outline DIMM) olarak adlandırılan bir türevi bulunmaktadır

14 Single/Double Sided DIMM
DIMM RAM yongaları PCB üzerindeki tek bir yüzeyde bulunur ise bu modül “Single Sided” olarak adlandırılır Modül PCB’sinin her iki yüzeyinde de RAM yongaları varsa, bu DIMM modülü “Double Sided” bir RAM olarak ifade edilir Çift yüzeyli DIMM modülleri doğal olarak biraz daha kalındır ve bazı anakartlarda diğer slotların da dolmasına neden olabilir Anakartın desteklediği RAM türleri kapsamında, single veya double side DIMM modüllerinden hangilerini desteklediği de genelde kitapçıklarda belirtilmiştir Anakartınız “Double Sided” bir DIMM modülünü kabul etmeyebilir

15 RDRAM: Rambus DRAM Rambus firması tarafından geliştirilen bir DRAM türüdür SDRAM’lerden daha hızlıdır ve bir dönem Intel tarafından desteklenmiştir Modülleri RIMM ve SO-RIMM olarak adlandırılır SIMM → DIMM / SO-DIMM → RIMM / SO-RIMM Her bellek yuvasının; slotun doldurulması gerekir Kullanılmayan yuvalar süreklilik RIMM (CRIMM) modülü ile kapatılır Yüksek maliyet, lisans sorunları ve alternatif gelişmeler sebebiyle standartlaşamamıştır

16 DDR: Double Data Rate DDR SDRAM, SDRAM’in veri transferini 2 katına çıkartır RDRAM’den daha yavaş olsa da, ciddi fiyat avantajı vardır 184 pin DIMM, 200 pin SO-DIMM ve 172 Pin Micro-DIMM paketlerini kullanır Gelişmiş versiyonları olsa da, halen kullanılmaktadır Farklı bir isimlendirme kullanılmaya başlanmıştır DDR400, 200 MHz saat frekansında çalışan 400 MHz DDR SDRAM’dir

17 DDR SDRAM Hızları Saat Hızı × 2 = DDR Hız Adlandırması
DDR Hız Adlandırması x 8 = PC Hız Adlandırması Saat Hızı DDR Hız Adlandırması PC Hız Adlandırması 100 MHz DDR200 PC1600 133 MHz DDR266 PC2100 166 MHz DDR333 PC2700 200 MHz DDR400 PC3200 217 MHz DDR433 PC3500 233 MHz DDR466 PC3700 250 MHz DDR500 PC4000 275 MHz DDR550 PC4400 300 MHz DDR600 PC4800

18 DDR2 SDRAM DDR’ın daha az enerji kullanan ve daha hızlı çalışan bazı elektriksel karakteristiklerinin geliştirilmesi ile elde edilmiştir Veriyi saklayan parça olan RAM çekirdeğinin hızı değişmemiştir Veri giriş çıkış hızı DDR’ın 2 katına çıkmıştır Artan veri trafiği için özel buffer tamponları eklenmiştir DDR ile uyumlu olmayan 240 Pin DIMM yapısını kullanır

19 DDR2 SDRAM Hızları Saat Hızı × 2 = DDR I/O Hızı
DDR I/O Hızı x 2 = DDR Hız Adlandırması DDR Hız Adlandırması x 8 = PC Hız Adlandırması Saat Hızı DDR I/O Hızı DDR Hız Adlandırması PC Hız Adlandırması 100 MHz 200 MHz DDR2-400 PC2-3200 133 MHz 266 MHz DDR2-533 PC2-4200 166 MHz 333 MHz DDR2-667 PC2-5300 400 MHz DDR2-800 PC2-6400 250 MHz 500 MHz DDR2-1000 PC2-8000

20 DDR3 SDRAM RAM çekirdeğinin hızında yine değişim yoktur
Veri giriş çıkış hızı DDR2’nin 2 katına çıkmıştır DDR2’de olduğu gibi DDR3 DIMM yapısı da geriye dönük uyumlu değildir Gelişmeler saat hızı ile sınırlı değildir Daha düşük güç tüketimi söz konusudur 20

21 DDR3 SDRAM Hızları Saat Hızı × 4 = DDR I/O Hızı
DDR I/O Hızı x 2 = DDR Hız Adlandırması DDR Hız Adlandırması x 8 = PC Hız Adlandırması Saat Hızı DDR I/O Hızı DDR Hız Adlandırması PC Hız Adlandırması 100 MHz 400 MHz DDR3-800 PC3-6400 133 MHz 533 MHz DDR3-1066 PC3-8500 166 MHz 667 MHz DDR3-1333 PC 200 MHz 800 MHz DDR3-1600 PC

22 DDR3 DIMM Yapısı ve Uyumluluk
Üreticiler yanlış RAM kullanımını önlemek için modüllerin üzerinde “module key” yani çentik bulundururlar DDR3 DIMM DDR2 DDR3 DDR2 Soket 22

23 Erişim Zamanı / Access Time
Erişim zamanı, işlemcinin bellekten veriyi okumak için gerekli olan minimum zamandır Nanosaniye (saniyenin milyarda biri) ile ifade edilir İnsan gözünün bir kez kırpılması minimum 1/10 saniye içinde olabilir Aynı zaman içinde bir bilgisayar milyonlarca işlemi gerçekleştirebilir Birim Zaman Milisaniye Saniyenin binde biri Microsaniye Saniyenin milyonda biri Nanosaniye Saniyenin milyarda biri Picosaniye Saniyenin trilyonda biri

24 Gecikme / Latency RAM’in ne kadar yavaş olabileceğinin ölçümüdür
Düşük gecikmeli RAM’ler yüksek gecikmeli RAM'den daha hızlıdır; çünkü işlemciye daha hızlı cevap verir CL, “Low Latency / Düşük Gecikme” seviyesini ifade eder CL2 düşük gecikmeye sahip, hızlı bir RAM’i ifade eder CL3 daha yüksek gecikmeye sahip, daha yavaş bir RAM’i ifade eder CLX bir RAM, veriyi almak için “clock cycle” a ihtiyaç duyar CL5 bir RAM’de, işlemcinin veriyi alabilmesi için 5 saat darbesi beklemesi anlamına gelir Günümüzde işlemciler RAM modüllerine göre çok hızlı çalışırlar.

25 SPD (Serial Presence Detect)
Modül PCB’si üzerinde yer alan bir yongadır Sistem BIOS’una RAM hakkında bilgi verir RAM’in desteklediği çalışma hızları, erişim zamanları ve gecikmeler, burada profiller halinde kayıtlıdır Ayrıca üretici, üretim tarihi, seri no gibi bilgileri de barındırır Üçüncü parti yazılımlar ile bu bilgileri okunabilir SPD Yongası 25

26 Eşlik / Parite Kavramı Yüksek hızlarda RAM’in kötü veri döndürme ihtimali vardır Herhangi bir sebeple 1 yerine 0 döndürebilir Nadiren karşılaşılan bir durumdur PC kullanıcıları tarafından çoğunlukla fark hissedilmez Sunucu ve iş istasyonlarında daha fazla önem taşır Eşlik (Parity) özelliği, veride hata olup olmadığını algılar Bu RAM’ler hata algılamalı RAM’ler olarak bilinirler Eşlik kavramı sadece hata olup olmadığını algılar; veride düzeltme yapılmaz

27 ECC / Hata Düzeltme Kodu
Hata algılamalı RAM’lere bir süre sonra hata düzeltme mekanizması da ilave edilmiştir ECC: Error Correction Code Daha çok sunucu sistemlerinde kullanılırlar ECC RAM’ler için ECC uyumlu bir anakart kullanılmalıdır Yüksek maliyet ve yavaşlık dezavantajları vardır 8 Chip 9 Chip İlave Eşlik Yongası

28 Buffered/Registered DRAM
PC anakartlarında genelde 4 adet RAM slotu bulunur 4 fiziksel yuvadan fazlası bazı ciddi elektriksel sorunlar çıkartır Çok miktarda RAM modülü kullanan özel anakartlar vardır İş istasyonları, sunucular Elektriksel zorluğu aşmak için RAM ile CPU (veya MCC) arasında aracı olarak davranan tampon (buffer) yonga bulunur Bu yongaya sahip RAM’ler buffered veya registered olarak adlandırılır Buna uyumlu bir anakarta sahip olmalısınız

29 RAM İhtiyacının Tespit Edilmesi
Genelde daha fazla RAM, daha fazla performans anlamına gelir Daha fazla RAM’in gerekli olduğunu gösteren 2 belirti vardır Özellikle birden fazla program açıkken genel sistem yavaşlığı Aşırı sabit disk kullanımı veya “disk thrashing”… Disk thrashing, PageFile kullanımının aşırı fazla olması, özellikle de program geçişlerinde yavaşlama ile beraber aşırı disk kullanımıdır Kontrol etmeniz gereken iki nokta vardır RAM boyutu önerilen düzeyde mi? PageFile kullanımı ile açık ve kapalı uygulamaların olması durumunda nasıl değişiyor?

30 Windows İşletim Sistemi RAM Önerileri
Microsoft’un minimum RAM önerileri, çok düşüktür İşletim Sistemi Microsoft Önerisi Sağlam Performans Yüksek Performans Windows 2000 128 MB 256 MB 512 MB XP Home 1 GB XP Professional Vista Home Basic 2 GB Vista (Diğer) > 3 GB Windows 7 *

31 Doğru RAM’e Sahip Olmak
Anakartın desteklediği RAM türü ve kapasitesini öğrenmek Kaç adet RAM modülü takılabiliyor ve kaçı boş durumda? Desteklediği RAM hızları neler? Önerilen marka ve modeller listesi var mı? Bunun için en önemli kaynak anakart kitapçığıdır BlackBox ve CPU-Z gibi üçüncü parti yazılımları da deneyin Tüm yuvalar doluysa düşük kapasiteli modül değiştirilebilir Örneğin 256 MB’lık çıkarılıp 512 MB’lık modül takılabilir Dengeli bir sistem için slotlardaki modüllerin her anlamda dengeli olması tavsiye edilir 1 adet 512 MB, 1 adet 256 MB yerine, 2 adet 512 MB tavsiye edilir

32 RAM Seçiminde Hızlar Birden fazla RAM modülü kullanıldığında, dengeli bir sistem için modüllerin de her anlamda dengeli olması tavsiye edilir Farklı hızlarda RAM modülleri teknik olarak kullanılabilir Ancak sistem kilitlenmesi ve veri bozulmasına neden olabilir Kritik sistemlerde asla böyle bir şey denemeyin Anakartın önerdiğinden daha hızlı RAM kullanabilirsiniz RAM’ler yine de anakartın belirlediği hızda çalışır Performansta bir artış olmaz

33 RAM’le Çalışmak ve Temel Prensipler
RAM modülleri aşırı elektrostatik duyarlı bileşenlerdir PIN ve konektörlere asla direkt olarak dokunmayın Modülleri her zaman köşelerinden tutun Elektrostatik boşalmaya karşı gereken tedbirleri alın

34 Ekran Kartı Paylaşımlı Bellekler
Onboard ekran kartı bulunması durumunda karşılaşılır Daha çok dizüstü bilgisayarda karşımıza çıkar Bazı PC anakartlarında da ekran kartı onboard bulunabilir Ekran kartı için anakart üzerinde özel bir bellek bulunmaz ise, sistem RAM’lerinin bir kısmı ekran kartının kullanımı için ayrılır Bu durumlarda paylaşılacak bellek miktarı BIOS’dan ayarlanabilir Paylaşımlı kullanım durumunda Windows işletim sistemi ve bazen de POST ekranı, RAM miktarını paylaşılan RAM miktarı kadar az gösterecektir Çok nadir olsa da, onboard olmayan bazı ekran kartları da, sistem belleğinin bir kısmını kendisi için ayırabilir

35 “Dual Channel” Mimarisi
Dual Channel mimarisi çift kanal RAM’i birlikte kullanarak çıktıyı artıran bir özelliktir İlk olarak RDRAM’lerde kullanılan bir özelliktir Sadece 2 veya 4 slot gibi “çift” sayıda RAM modülü kullanıldığında aktif olur 3 adet modül bulunması “Dual Channel” ı bozacaktır Bu amaçla RAM slotlarında renk yönlendirmesi yapılmaktadır Özellik ve avantajları anakart chipset’ine göre değişir

36 RAM Hatası Belirtileri
RAM hataları çeşitli şekillerde ortaya çıkabilir; Bilgisayarın hiç açılmaması Sistem kilitlenmeleri ve sayfa hataları Eşlik ve ECC (Error Correction Code) hata mesajları Mavi ekranlar (BsoD : Blue Screen Of Death) Bu hataların RAM ile tamamen ilgisiz bir şeye işaret etme ihtimali her zaman vardır

37 Sistemin Açılmaması Özellikle yeni bir RAM montajı yapıldığını zaman sistemin açılması ile ilgili problem yaşanıyor ise RAM’lerinizle ilgili sorun olduğunu düşünmelisiniz İki şekilde oluşabilir Sistemin hiç açılmaması (bip sesleri) POST ekranının RAM kontrolünden önce tıkanması Olası sebepler RAM modülleri slotlara düzgün yerleştirilmemiş olabilir RAM üretim hatası veya ESD (Elektrostatik Boşalma) sebebiyle bozulmuş olabilir

38 Mavi Ekranlar PC’nin içinde potansiyel olarak faciaya neden olabilecek bir durum olduğunda devreye giren “panik” mekanizması vardır İşlemci, NMI (non-maskable interrupt / maskelenemez iş kesme talebi) müdahalesini göz ardı edemez NMI, BsoD (Blue Screen Of Death) olarak adlandırılan mavi ekranı ortaya çıkarır Bozuk RAM dışındaki etkenler de NMI’ı tetikleyebilir RAM hata adresi tekrarlıyor ise RAM’in bozuk olma ihtimali vardır

39 RAM Hatalarının Giderilmesi
RAM test donanımları ile RAM’leri test etmek Oldukça pahalı cihazlardır Olası arızalı RAM’lerin, sağlam RAM’lerle değiştirilmesi Yazılım temelli RAM testi yapmak Memtest86 Microsoft Windows Memory Diagnostic DocMemory Diagnostic

40 GDDR: Ekran Kartı Bellekleri
Bilgisayar oyunları, daha güçlü ekran kartları ve bunların üzerinde yer alan güçlü ekran belleklerine gereksinim duyar Her ekran kartının üzerinde DRAM bulunur Bu bellekler, saat hızı, bant genişliği ve güç yönetimi açısından farklılıklar gösterir ve GDDR (Graphics DDR) olarak tanımlanır Pek çok DDR DRAM teknolojisi henüz PC’ler için popüler sistem RAM’leri haline gelmeden ekran kartlarında kullanılmıştır Şu anda piyasada GDDR4 ve GDDR5 kullanan ekran kartları bulunmaktadır Güncellendi

41 DDR Teknolojisinin Geleceği: DDR4 ve DDR5
DDR4’lerin 2012 yılında PC’lerde kullanılmaya başlandı. İlk DDR MHz hızında ve 1.2 V gerilime sahipti 2013 yılında 2667 MHz ve 1.0 V gerilime sahip RAM’ler piyasaya sürüldü.