YBS114 Bilgisayar Donanımı ve İşletim Sistemleri Bellekler Dr. Öğr. Üyesi Fırat YÜCEL Akdeni Üniversitesi Enformatik Bölümü
İçerik Bellek Türleri
Programların Çalışması Bilgisayarın ana belleği RAM bellektir. Bilgisayarda çalışan programlar sabit diskten RAM belleğe aktarılır. Sabit disk programları saklar. RAM, tüm çalışan programların bir kopyasını tutar.
Veri Saklama Alanları Kaydedici (Register) Hılı ve maliyeti yüksek Önbellek (Cache) Ana Bellek (Main Memory) İkincil Bellek (Disk) Yukarıya çıkıldıkça performans artar. Harici Saklama (Offline Disk) Bulut Saklama (Clouding), I/O Birimleri Yavaş ve maliyeti düşük
Modern Bilgisayar Bellek Mimarisi Önbellekler: L1, L2, LLC Level 1 (L1) Cache: En önemli görevlerin icra edilmesi için işlemci tarafından ilk kullanılan önbellektir. (<256 KB, maksimum 1-2MB) İşlemci yongası içerisindedir. L1 Instruction Cache: Yapılan işlemlerin (komutların) tutulduğu bellektir. L1 Data Cache: İşlenen verilerin tutulduğu bellektir. Level 2 (L2) Cache: L1 Cache den daha yavaş, kapasitesi daha yüksektir (256 KB 8 MB). CPU nun bir sonraki işlemde erişeceği bilgileri tutar. İşlemci yongası içerisindedir. Level 3 (L3) Cache (LLC): L2 Cache den daha yavaş, kapasitesi daha yüksektir (4 MB 50 MB). Bütün çekirdekler tarafından paylaşılır. Ana bellek: RAM
Bellek Denetleyicisi Memory Controller MCC: Bellek kontrol yongası RAM bellek ile CPU arasındaki veri iletişimini sağlar.
İntel 7. Nesil İşlemcilerde Önbellekler
Bellek Türleri RAM SRAM DRAM Bellek Türleri PROM ROM EPROM EEPROM
Dinamik RAM (DRAM) Hücresi DRAM, RAM hücrelerinin elektrik sinyalleri gönderilerek sürekli yenilendiği bellek türüdür. Yenileme işlemi, bellek kontrol birimi tarafından yapılır. Veriler, satır ve sütunlardan oluşan matris şeklinde hücreler içerisinde saklanır. Word-line: Bellek içinde saklanan en küçük boyutta anlamlı veri kümesidir. 8 bit, 10 bit, 12 bit, 14 bit, 16 bit, 32 bit, gibi boyutlarda olabilir. Bit-line: Bir Word kümesi içerisindeki bitin değerini okuma/yama işlemi için kullanılan veri yoludur.
4 x 4 bit DRAM Matris yapısındaki bellekte satır ve sütun adreslerine göre erişim için multiplexer ve demultiplexer adı verilen binary adres çoklayıcı/seçici elemanlar kullanılır.
4 x 4 Word RAM Basit bellek yongası sembolü A 0 A m-1 : Adres bitleri D 0 D w-1 : Veri bitleri WR : Yama/okuma CS : Yetkilendirme
Fast Page Mode FPM RAM Extended Data Out EDO RAM Eski teknoloji RAM lerdir. Hı nanosaniyeler mertebesinde ölçülür. Örnek: 72-pin SIMM
Eşamanlı DRAM (SDRAM) Synchronous DRAM İşlemci ile eş amanlı çalışabilecek şekilde tasarlanmıştır. Böylece işlemci, bellekten gelecek bilgiler için daha a beklemektedir. Masaüstü bilgisayarlar için DIMM slotlarına takılır. Diüstü bilgisayarlar için SO- DIMM slotlarına takılır.
Çift Veri Hılı SDRAM (DDR SDRAM) Double Data Rate SDRAM SDRAM lara göre iki kat daha hılıdır. Daha düşük maliyete ve güç tüketimine sahiptir. Grafik ve multimedya işlemlerinde başarılıdır. DDR 1, DDR 2, DDR 3 ve DDR 4 gibi versiyonları bulunmaktadır.
Dual Inline Memory Module (DIMM) SDRAM lar için standarttır. DIMM masaüstü bilgisayarlar için yaygın kullanılır. 144-pin SO-DIMM lar (small outline) ise diüstü bilgisayarlarda kullanılır. 184-pin DIMM ---- DDR-SDRAM 240-pin DIMM ---- DDR2-SDRAM 240-pin DIMM --- DDR3-SDRAM 288-pin DIMM --- DDR4-SDRAM
Statik RAM (SRAM) Hücresi DRAM daki gibi bilgiyi yenilemeye gerek yoktur. Bu yüden daha hılı ve güvenilirdir. Ancak maliyeti daha yüksektir. WL Yetkilendirme hattı BL ve BL Bit hattı SRAM hücresi: (a) NOT kapısı tabanlı, (b) Transistör tabanlı devre şeması
Dinamik ve Statik RAM Belleklerin Farkı DRAM SRAM Elektrik sııntısı yapabilen çok küçük kapasitörlerden yapılmıştır. İçerisindeki verinin korunması için sık sık yenileme gereklidir. Maliyeti düşüktür. D-tipi flip-flop gibi devrelerden yapılmıştır. Güç sağlandıkça içerisindeki veriyi saklar. Maliyeti yüksektir. SRAM den yavaştır. DRAM den hılıdır. A enerji tüketir. Çok ısınır. A ısınır. Çok enerji tüketir. Ana belleklerde kullanılır. Önbelleklerde kullanılır.
DRD RAM (Direct Rambus DRAM) Rambus isimli firma tarafından üretilmiştir. DDR Ram 64 bitlik veri yolu kullanırken, DRD RAM 16 bitlik veri yolu kullanmaktadır. İlk defa dar bir veri yolunda yüksek hılar elde edilmiştir. Veri yolu genişliği 1.6 GB/s dir. Günümüde kullanılan en son teknolojidir.
Sadece Okunabilir Bellek (ROM) Read Only Memory Bilgileri kalıcı olarak saklayabilir İçine bilgi bir kere yaılır, daha sonra değiştirileme, silineme. İlk yama işlemini üretici yapar. ROM Mask ROM PROM EPROM EEPROM Flash
ROM Türlerinin Karşılaştırılması ROM Türü Teknoloji Okuma Süresi Yama Süresi Açıklama Mask ROM NMOS, CMOS 20-200 ns 4 hafta Bir ke yaılabilir, düşük güç tüketimi Mask ROM Bipolar <100 ns 4 hafta Bir ke yaılabilir, yüksek güç tüketimi, düşük yoğunluklu PROM Bipolar <100 ns 5 dakika Bir ke yaılabilir, yüksek güç tüketimi, maskeleme gereksinimi yok EPROM NMOS, CMOS 25-200 ns 5 dakika Tekrar kullanılabilir, düşük güç tüketimi, maskeleme gereksinimi yok EEPROM NMOS 50-200 ns 10 µs/byte 10 000 yama/saklama limiti Flash CMOS 25-200 ns 10 µs/byte 100 000 silme sayısı