Hakkında Künye

Hafıza Çeşitleri

“Aaa elektrikler kesildi; ama ben ödevimi kaydetmemiştim henüz :( ” Hiç düşündünüz mü, tek bir tuşa basmakla nasıl kaydediliyor bilgilerimiz? Daha da önemlisi nereye kaydediliyor veya elektrikler kesilince niçin verilerimizi kaybedebiliyoruz?

Bu yazımızda bilgisayarların temel yapı taşlarından biri olan hafızaya değineceğiz. Bazı hafıza çeşitlerini tanıtacağız ve bunların gelişiminden kısaca bahsedeceğiz.

ROM (Read Only Memory)

Salt okunur bellek, adından da anlaşılabileceği gibi sadece okunabilir bir bellektir; fakat zaman içerisinde birçok gelişme kat etmiştir. Değişmeyen, kalıcı verileri depolar. Elektrikler kesilse bile (veya sağlanan güç kesilse bile) içindeki verileri kaybetmeyecek şekilde tasarlanmıştır.

Salt okunur belleği basitçe tanıtmak gerekirse, bilgisayarlarda ve diğer elektronik donanımlarda kullanılan bir çeşit programlanabilir mantık donanımıdır (PDL). Tasarımcı tarafından tanımlanan fonksiyonlar salt okunur belleğe gömülür ve kalıcılık bundan kaynaklanır. Değişmemesi gereken komut kümelerinin depolanmasında salt okunur bellek kullanılır. Salt okunur bellekte saklanan programlara genel olarak bellenim(firmware) denir. Mesela bilgisayar açıldığında ilk olarak salt okunur bellekte saklanan bir bellenim çalıştırır. BIOS diye bilinen bu bellenim, bilgisayarın açılması için gereklidir. Bazı donanımların içerisinde de gerekli kurulumun sağlanabilmesi için (veya kurulumun başlatılabilmesi için) salt okunur bellekler bulunmaktadır. Grafik kartlarında, disk sürücülerinde ve bunlar gibi gelişmiş donanımlarda da işlemciden gerekli istemlerde bulunmak için gerekli bellenimler salt okunur bellekte saklanır.

Çalışma şekline gelirsek, ilk önce bir adres sayısı girilir. İkilik tabanda girilen bu sayı eşit olduğu sayıya çevrilir ve o sıradaki hafıza kutusu aktifleştirilir. Sonra aktifleşen adresin içeriği çıktıya verilir. Aktif olan adres kutusu sadece bir tane olacağı için de sadece o kutudaki veriler çıktıya yansır.

Programlanabilen bölge sadece salt okunur belleğin içindeki "veya" kapılarının bağlantılarıdır; çünkü "ve" kapıları zaten çözücünün içinde sabittirler. Programlamayla kastedilen ise, bu bağlantıların açık veya kapalı olmalarının belirlenmesidir.

ROM üretiminde çeşitli teknolojiler kullanılmaktadır. Hangi teknolojinin kullanılacağı; aynı şekilde üretilecek adede, performansa, tekrar programlanabilirliğe ve istenen gecikme süresine göre değişmektedir.

ROM: Fabrika imalatıdır, sadece ilk üretildiğinde bir kere programlanabilir. Üretim sürecinde bağlantılar metal tabakalar ile kontrol edilir, metal tabaka var ise iletken olarak iş görür ve o bağlantı kapalıdır. Aksi takdirde açıktır. Bu tip salt okunur bellekler sadece çok sayıda ve aynı tipte üretilecekse kullanışlıdır.

PROM: Programlanabilir ROMlardır. En eski programlama teknolojisi olan sigortalar kullanılarak yapılır. Her bağlantı bir sigortayla kontrol edilir. Eğer normal voltajdan fazlası bir bağlantıdan geçerse o bağlantıdaki sigorta yanar ve bağlantı kullanılamaz hale gelir. Dolayısıyla yanık sigorta kapalı bağlantıyı, bozulmamış sigorta ise açık bağlantıyı gösterir. Bu tip bellekler de sadece bir kere üretilebilir; ancak bu kez bu işlem fabrikada değil, gerekli teçhizat ile kullanıcı tarafından yapılır.

EPROM: Silinebilir ve programlanabilir ROMlardır. Kristalli bir düzenek kullanılır. Silinebilir "floating-gate" teknolojisi kullanılarak yapılır. Yine bu işleme özel bir alet gereklidir (CMOS teknoloji). Silme işlemi belirli bir süre güçlü ültraviyole ışınların ROM’a etkimesiyle gerçekleştirilir. Ancak bu tip hafızalar güneşten ve ışıktan etkilenebildiği için fazla kullanışlı olmamışlardır. (Bütün gün açık bir camın yanında güneşlenen bilgisayarınızda, sabah kullandığınız bilgiyi akşam bulamamanız gibi :)

E²PROM: Elektrikle silinebilir ve programlanabilir ROMlardır. Bunlar programlanmaya benzer bir şekilde silinebilirler. Yine normalden fazla bir voltaja maruz bırakılarak bu işlemler gerçekleştirilir. İçerdikleri transistörler sayesinde bağlantıların kurulması veya kurulmaması kontrol edilir.

Flash bellek: Günlük hayatımızda da artık çok yaygın olan bu aletler E²PROMların gelişmiş bir türüdür ve artık her türlü silme işlemi için farklı seçenekler içerir. Başka bir deyişle E²PROM’dan farkı bloklar halinde silinebilir ve programlanabilir olmasıdır.

RAM (Random Access Memory)

Rastgele erişilebilir bellek; nerede olduğuna bakılmaksızın, bütün hafıza kutularına eşit zamanda ulaşılabilen bir bellek türüdür. Bilgisayarda genelde hafıza veya bellek denildiğinde ilk akla gelen bellek rastgele erişilebilir bellektir. Salt okunur bellekte olduğu gibi bitlerden meydana gelen hafıza kutucuklarından oluşur ve bu bitlerde bir veya sıfır bilgisini taşır. Yani belleği belirli bir boyuttan oluşmuş hafıza kutularının, bilgisayardaki sıralı hafıza dizisi olarak da düşünebiliriz. Salt okunabilir bellekte hafıza bölgelerine sadece okuma işlemi uygulanabilirken, rastgele erişilebilir bellekte hem okuma hem de yazma işlemi gerçekleştirilebilir.

Bu işlemler salt okunur bellekte olduğu gibi "n" girdinin, çözücü tarafından "2ⁿ" adrese dönüştürülmesiyle başlar. Fakat ondan farklı olarak bu sefer "k" kadar veri girdisi de içerir çünkü yazma işlemi de gerçekleştirebilmektedir. Ayrıca bir de okuma/yazma bilgisinin alındığı bir girdi vardır. Çıktı sayısı yine bir hafıza kutusunun kapasitesi olan "k" kadardır. Belleğin boyutu yine "2ⁿ x k" ile belirlenir (bit sayısı).

Bilgisayar açıldığında işletim sistemi belleğe yüklenir ve bu andan sonra bilgisayarda çalışmakta olan bütün programlar bellekte bulunmak zorundadırlar. İşlemciye fiziksel olarak daha yakın olduğu için ve rastgele erişilebilir olduğu için harddiske göre içindeki verilere çok daha hızlı erişim sağlanır.

Bellekteki hücreler içerdikleri bilgiyi korumak için dışarıdan bir güce ihtiyaç duyarlar. Bu çeşit belleklere uçucu bellek denir. Genel olarak iki çeşit rastgele erişilebilir bellek vardır.

DRAM(dinamik rasgele erişilebilir bellek): İkilik bilgileri kondansatörlerdeki yüklerle depolar. Bu yüklerin de boşalma eğilimi sürekli olduğundan, DRAM’in sürekli güncellenmesi gerekir. Bu güncelleme her birkaç milisaniyede bir, hafızayı baştan sona dönerek, yükleri yenilemekle olur. Bu yüzden salt okunabilir belleğin aksine uçucu bir bellektir, güç kesildiğinde güncellenemediği için içeriğini kaybeder. SRAM’den daha az güç harcar ve daha çok depolama kapasitesi vardır.

DRAM’in de kendi içinde en çok bilinen 3 çeşidine değineceğiz. SDRAM (eşzamanlı DRAM), kendi saatiyle hareket ettiği için işlemci ile daha uyumludur. DDR SDRAM (ikili veri oranı), SDRAM’dir; ama hem pozitif hem negatif saat geçişlerinde çıktı sağlanır. RDRAM (Rambus DRAM), özel bir veri yolu kullanarak çok daha yüksek hızda belleğe ulaşabilen bir çeşit DRAM’dir.

SRAM(statik rasgele erişilebilir bellek): İçindeki anahtarlarda hücre bilgisini(0 veya 1) taşıdığı için güncellenmeye ihtiyaç duymaz; fakat güç kesildiğinde içindeki bilgiyi yine kaybeder. DRAM’den daha kolay kullanılır ve daha hızlı okuma/yazma döngüleri vardır. Transistörlar kullanılır ve transistör sayısı arttıkça hızı artar fakat maliyeti de artar. SRAM kullanan bilgisayarlar hala var; fakat pek güncel değiller. (Ayrıca kullansaydık elektrik faturası bir hayli kabarırdı. :)

SRAM’in en çok kullanıldığı yer, bilgisayarlarda salt okunabilir belleğin altında veya üstünde, DRAM başlamadan, 1 KBlik ufacık bir SRAM’dir. Bu SRAM pille beslenir ve BIOS kurulumu kaydedildiğinde, bu statik belleğe kaydedilir. 6–7 yılda bir bu pil biteceğinden SRAM’deki bilgiler silinir ve tüm BIOS sıfırlanır.

Belki de bilgisayarların ve diğer elektronik aletlerin en çok kullanılan özelliği olan veri depolamanın en temel birimlerinden bahsetmeye çalıştık. Teknoloji ilerledikçe bellekler de ilerliyor, nitekim flash bellekler daha çok yeni bir teknoloji olmasına rağmen kısa sürede oldukça yaygın bir teknoloji haline geldiler. Kim bilir belki birkaç sene içinde flash bellekler bile eskir. Neyse, yazımızı göndermeden önce şunun bir kopyasını da flash belleğe atalım, ne demişler, “RAM uçar, ROM kalır.” :)



Kaynaklar:



İlke Demir
- 2 -