BELLEKLER

Ön-bellekler, işlemci tarafından bellek işlemlerinin hızlandırması için tasarlanmış özel yüksek hızlı belleklerdir. İşlemci, ön-bellekte bulunan komut ve verilere, anabellekte bulunan komut ve verilere göre çok daha hızlı bir şekilde ulaşabilir. Mesela,100 MHz’lik sistem kartlarında, işlemcinin anabellekten 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.

Ön-bellekler,  birincil  ön-bellek  (Level 1,  L1)  ve  ikincil ön-bellek (Level 2, L2) olarak ayrılırlar. Bunun dışında bunlar dahili ve harici olarak da sınıflandırılırlar. Dahili ön-bellekler işlemcinin içindedir. Harici ön-bellekler ise işlemcinin dışındadır. Birincil ön-bellek (L1) işlemciye yakın olandır. Genellikle birincil ön-bellekler işlemcinin içinde ve ikincil ön-bellek (L2)  ise dışındadır.

Ön-bellek  idarecisi  (cache  memory  controller),  ön-bellek sisteminin beyni olarak görülebilir. Ön-bellek idarecisi ana bellekten  bir bilgi alırken aynı zamanda ön-belleğe bir sonraki komutları verir. Bunun nedeni yapılan işe yakınlığı olan bu komutlara ihtiyaç  duyulması.  Bu  şekilde işlemci ön-bellekte gereksinim duyduğu komutlara daha hızlı bir şekilde ulaşma şansını artırıyor. Bu da, bilgisayarın daha hızlı çalışmasına imkan tanıyor.

1. ROM (READ ONLY MEMORY - SADECE OKUNABİLİR BELLEK)

ROM, bilgisayarın çalışması için gerekli olan temel komutların depolandığı yerdir. Bu komutlar, işlemlerden geçirilme için RAM içinde ve dışında veri taşıması, Manyetik medyalar üzerinde verilerin kalıcı olarak depolanması, bilgilerin ekran üzerinde  gösterilmesi,  klavyeden  girilen  komutların  yorumlanması  gibi  işlemleri  içerir.  ROM  aynı  zamanda, bilgisayar açıldığı zaman, bilgisayarın  düzgün  bir  şekilde  çalışıp  çalışmadığını tespit etmek için, bir takım testleri yerine getirir. ROM'un bir parçası olan  ve  ROM  BIOS  olarak  adlandırılan  birim,  bir  bilgisayarın  açılışını  başlatan  yerdir. ROM BIOS,  mikroişlemciye,  RAM  ve giriş/çıkış cihazları arasındaki veriyi kontrol etmesi için izin verir.

1.1. BIOS (Temel Giriş Çıkış Sistemi)

Pek  çok  PC sistemi, bilgisayar açıldığı zaman, ekran üzerinde bilgisayarın sistem kurulum bilgilerini listeler. Bu bilgiler bir BIOS raporudur ve BIOS'un bilgisayar üzerinde gördüğü donanımın özellikleridir. Bu liste, CPU'nun tipini, matematik işlemciyi,  CPU  saat  hızını,  taban  belleği, cache belleği, sürücü kapasitelerini, monitörü ve COM portları içerir. BIOS bir komut setidir ve ana kart üzerinde bir veya daha fazla çip üzerinde bulunur

ROM'un farklı tipleri bulunmaktadır:

Programlanabilir  ROM  (PROM): Bu  temel  olarak  üzerine  sadece bir kez yazılabilen boş bir ROM entegresidir. PROM  daha  çok  boş  bir  CD ' ye  veri  yazan  bir  CD-R sürücüsüne benzetilebilir. Bazı şirketler özel amaçlar için, özel araçlar kullanarak PROM entegresine yazarlar.

Silinebilir  ve  Programlanabilir  ROM  (EPROM):  Bu  da  hemen  hemen PROM gibidir. Tek farkı özel ultra-viole ışınları  kullanarak  ROM ' u  silebilmenizdir. Bu işlemin yapılması verinin silinmesini ve ROM'un bir sonraki yazılma için hazır hale getirilmesini sağlar.

Elektrikle  Silinebilen  ve  Programlanabilen  ROM  (EEPROM):  aynı  zamanda  Flash  BIOS  olarak  da bilinir.  Bu  ROM,  ancak  özel  bir  yazılım  kullanılarak  tekrar  yazılabilir.  Flash BIOS'lar bu özellikleri sayesinde, kullanıcılara kendi BIOS'larını güncelleme imkanı tanırlar.

Anakart  üreticileri,  kart  üzerinde  kullanılacak  olan  BIOS  çiplerinin  tipine  kendileri karar verirler. Award, Phoenix,  AMI  (American Magatrends), Micro Firmware Inc. birkaç BIOS üreticisidir. BIOS çipi üzerinde firmaların etiketlerini kolayca görülebilir.

Daha  yeni  BIOS  çiplerinin  piyasaya çıkmasından bu yana, BIOS'u, BIOS'un dahili program kodunu değiştiren yazılımları  çalıştırarak güncelleme edilebilir. Diğer BIOS chipleri upgrade edilecekleri zaman, değiştirilmeyi gerektirirler. BIOS kodu yeni takılan cihazları daha fazla desteklemediği zaman, mutlaka upgrade edilmelidir.

CMOS (Tümleyici Metal Oksit Yarıiletken): Bilgisayar çalışmadığı zaman, bilgisayarın sistem kurulumu ile ilgili hayati bilgileri depolayan bellek birimidir.

2. RAM (READ ACCESS MEMORY - RASGELE ERİŞİMLİ BELLEK)

RAM,  bilgisayarın  ana bellek birimidir. RAM çipleri, verileri, transistor ve kondansatör dizileri içindeki, sütun  ve  satırlarda depolarlar ve özel adreslerde bulunan bu verileri getirmek için bir bellek denetleyici devre kullanır. Çipler, o anki şarjlarını  korumaları  için, elektrik darbeleri ile düzenli olarak tazelenmelidirler. RAM içinde veriler, RAM veya bellek çipleri olarak  adlandırılan  bir  dizi  mikrochip  içinde,  elekronik  şarj   durumunun   olup   olmamasına   göre   depolanırlar.  Bilgisayarınızı kapattığınız zaman, RAM içinde bulunan her şey kaybolur.

İki tip temel RAM vardır : DRAM (Dinamik RAM) ve SRAM (Statik RAM).

2.1. DRAM

DRAM  tipik  olarak,  50  ila  70 nanosaniye (ns) arasında erişim hızına sahiptir ve çoğu bilgisayarlarda, sistem belleğinin çoğunluğunu teşkil eder. DRAM daha  yavaş ve daha ucuz olmasına rağmen, sık sık tazelenmeye ihtiyaç duyar ya da içerindeki veriyi kaybeder.

DRAM chip çeşitleri

DRAM  (Dinamik Gerçek Erişimli Bellek): SRAM aç/kapa anahtarları içerirken, DRAM mikro kapasitörler içermektedir. Bu sebeple SRAM, DRAM den daha hızlı cevap verebilmektedir.

Fast  Page  Mode  (Hızlı   Sayfa  Modu-FPM) : DRAM FPM, EDORAM’ler   duyurulmadan   önce,  bilgisayar sistemleri  için  geleneksel  belleklerin  yerini  tutmaktaydı.  FPM,  2, 4, 8, 16 veya 32 MB’lık SIMM modüllerine yerleştirilmiştir. Tipik olarak, 60 veya 70 ns’lik versiyonları bulunmaktadır. 60 ns, en hızlı ve şu anda kullanımda olanıdır. Tek bir Pentium anakart üzerinde farklı hızdaki RAM birimlerini birleştiremezsiniz.

EDODRAM (Uzatılmış Veri Çıktısı): 72-pin SIMM konfigürasyonu EDORAM’in genelde 60 ns’lik versiyonları satılır. Günümüzde kullanılmamaya başlamıştır.

SYNCHRONOUS DRAM (SDRAM): SDRAM, PC bellekleri için, gelişmekte olan yeni bir standarttır. SDRAM' in  hızı  eşzamanlıdır. Bunun anlamı, hız doğrudan olarak bütün sistemin saat hızına bağlıdır. 100 MHz kadar aynı hızlarda çalışır. Bunun anlamı,  bellek  birimi, takmak  istediğiniz  sistem  üzerinde  çalışması  için,  yeteri  kadar  hızlı olmalıdır. SDRAM, PC’ler için en yeni RAM  tipidir  ve  sadece  64-bit  modüller  (uzun 168-pin DIMM's) halinde gelir. SDRAM 8-12 ns arasında bir erişim hızına sahiptir. EDORAM’e göre performans artışı, 66 MHz’lik çalışmalarda sadece %5’ dir. Fakat, 100 MHz’lik çalışmalarda daha iyi sonuçlar alınmaktadır.

2.1.2. RAMBUS RAM (RDRAM)  RAMBUS,  bir  gelecek RAM tipidir. Intel ve diğer firmalar bu Ram tipi için büyük beklentileri vardır. İki kanaldan veri iletimi gerçekleştirmektedir. P4 işlemcileri için geliştirilmiştir. 400 MHz’lik ön veri yolunu (FSB) her zaman tam veri ile doldurmak için bu hızlara yakın çalışmaktadır. Günümüzde çift olarak kullanılmaktadır. Fakat henüz piyasaya sürülmeyen yeni sürümünde tek kullanılmaktadır.

2.2. SRAM (STATİK RAM’ LAR)

SRAM,  25  ns’ lik  tipik  erişim hızı  ile  daha  hızlıdır.  SRAM  daha  pahalıdır  ve  DRAM in  verilen  aynı  alanda saklayabileceği verinin sadece dörtte birini depolayabilir, ancak SRAM de bu daha sistem kapatılana  dek  kalmaktadır. SRAM  10 ns kadar düşük bir erişim hızına sahip olabilir. FAST SRAM, çoğu bilgisayar sisteminin  merkezi  işlem biriminde, ön-bellek içinde, veya ekran kartının üzerinde bulunabilir.

2.2.1. SRAM Chiplerinin Çeşitleri

SRAM (Static Read Access Memory)

VRAM  (Video  Read  Access  Memory):  Bu  Ram  ekran  kartları  için  düzenlenmiştir. VRAM ve WRAM ikisi birden çift portlu bellek birimleridir. Bunun anlamı işlemci aynı anda her iki bellek çipinin içerisine çizim yapabilmektedir.

WRAM(Windows Ram):WRAM,bellek bloklarının sadece bir kaç komutla daha kolay bir  şekilde  adreslenme- sine izin verir.

Kurulum

Modern sistem boardlarında, RAM, SIMM veya DIMM modüllerinin üzerine kurulmuştur. Daha  önceleri, küçük kişisel DRAM’ler kullanılmaktaydı. Genellikle, board üzerinde  36  küçük  çip  için  odalar  bulunmaktaydı. Bu  durum,  yeni  RAM çiplerini  kurmayı  elverişsiz  hale  getiriyordu.  Sonra, birisi bu olayı çözmeyi başardı. İlk olarak SIPP modülleri geldi. Onlar, board üzerinde  sabitlenen  çoklu  ayakları  sahipti.  O  zamandan  sonra  SIMM   modülleri  geldi. Bunlar, bir kenar bağlayıcıya sahip kart üzerinde  kuruluyorlardı. Ana kart üzerinde, soketlerin içerisine takılıyorlardı ve herkes bunları kurabiliyordu. Günümüzün teknolojisi de şu anda budur.

3. RAM ve ROM ARASINDAKİ FARKLAR

Hem  ROM,  hem  de  RAM  yüksek  hızlara  sahip  ve  her  bilgisayarda  olması  gereken  farklı   iki   tipte  bellek birimleridir.  Günümüzün  bilgisayar  sistemleri,  farklı  yerlerde  (yazıcılar  bile  yazdırılacak  olan sayfaları geçici tutmak için), farklı hızlarda bellek birimlerine sahiptirler.

Her bilgisayar,  CPU'nun direk olarak okuyup yazabildiği bir bellek birimine sahiptir. Bir program belleğe çalıştırılmak ve kullanılmak için yüklenmelidir.

Bilgisayarınızı  ilk  açtığınız  zaman, bilgisayar ilk nerden başlayacağını nasıl biliyor dersiniz? İşte burası ROM un devreye  girdiği  yerdir.  Her  bilgisayar  mutlaka  ROM belleğe sahip olmalıdır. ROM bellek belleğin bir parçasıdır ve içerdiği bilgi değiştirilemez. ROM  bellek,  CPU’ya ilk ne yapması gerektiğini söyleyen komutlara sahiptir. Genellikle bu komutlar, işletim sisteminin,  yazılabilir  ve  silinebilir  belleğe  yerleşmesini  sağlarlar. İşte bu belleğe de RAM denir. Belki de RAM için, RWM (Read/Write Memory)  denmiş  olsaydı  daha  iyi  olurdu.  Çünkü  bu  onun  rolünü daha açık ortaya koymaktadır. Genellikle konuşmada, ROM bellek  birimleri  içerisinde  aynı  bilgiyi  taşıyan RAM bellek birimlerinden daha hızlı cevap verirler. Aynı zamanda, ROM içinde bir yazılıma sahip olmanın anlamı, o yazılımın yükleme zamanının ortadan kalkması demektir.

4. BELLEK CHİPİNİN PAKETLENMESİ

Bir  bellek  çip'i,  içerisinde  milyonlarca  transistör  içeren  bir  tümleşik  devre  olan yarıiletken silikon parçasıdır. Bellek birimleri farklı paketleme şekillerinde gelirler. Bellek, DIP, SIP, ZIP çipleri ve SIMM, DIMM modülleri içinde gelir.

DIP (Dual Line Package - Çift Hat Paketi) DIP, 8 ila 40 bacağa sahiptir ve düzgün olarak 2 satırda bölünmüştür.

SIP (Single Inline Package - Tek Hat Paketi) Bir tarak gibi, tek satır üzerinde bacaklara sahiptir.

ZIP (ZigZag Inline Package - ZigZag Hat Paketi) ZIP aslında, bacakları bir kenar üzerinde zigzag çizen DIP paketidir.

PGA (Pin-grid Array - Pin-Izgara Dizisi) PGA, eşmerkezli kareler şeklinde dizilmiş ayaklara sahiptir. PGA çipler, CPU gibi çok sayıda ayağı olan çipler için iyi bir seçimdir.

5. SIMM (Single Inline Memory Module)  

Bir SIMM birimi, anakart üzerinde bir sokette  yer  alan,  küçük bir devre kartı üzerine yerleştirilmiş çok sayıda bellek biriminden oluşmaktadır. SIMM'ler bir yay toka ile tutulmaktadır.  Daha eski bilgisayarlar 30-pin SIMM'leri (8-bit) kullanırlardı, fakat en  yeni  bilgisayarlar  72-pin  SIMM' leri  kullanır. 72  pin  SIMM' ler  32-bit  yola  sahiptir. Çip  üzerinde  bulunan 100, 80, 70, 60 gibi numaralar onun nanosaniye olarak hızını belirtmektedir. En düşük numara, en  hızlı çipi ifade  etmektedir. SIMM' ler anakart üzerinde  kümeler  halinde  organize  edilmişlerdir.  30  bitlik SIMM'ler 4 kümede toplanırlarken, 72 bitlik SIMM'ler 2 kümede toplanmaktadırlar.

6. EŞLİK BİTLERİ (PARITY BIT)

Bellek birimleri, geleneksel olarak iki temel şekilde mevcut olmuşlardır: paritili  ve  paritisiz. (Aslında, sadece bazı büyüklükler ve stiller paritisizdir fakat genelde paritili üretilmektedirler).

Paritisiz, düzgün bellekdır. Depolanacak olan verinin her biti için, kesin olarak belleğin bir bitini içermektedir. Her bayt veriyi depolamak için-8 bit kullanır.

Pariti bellek, her  sekiz  bit veri  için ekstra olarak bir bit daha ekler ve onu bu biti hata tespiti ve düzeltmesi için kullanır. Depolanacak her bayt için 9-bit kullanılır.

6.1. Parity Kontrolü

Eşlik biti  kontrolü, bellek sistemindeki basit, tek bit hataların tespiti için kullanılan temel yöntemdir. Aslında, 1981 yılında orijinal IBM PC den bu yana, pariti kontrolü mevcuttu ve 1990’ların başlarına kadar, marketlerde satılan her PC sisteminde kullanıldı.

6.2. ECC Kontrolü

Aynı  zamanda,  ECC isminde Pentium sınıfı ya da daha üst sistemlerde kullanılan bir hata bulma ve düzeltme sistemi de yer almaktadır.

Paritili  bellek,  paritisiz  bellekden  % 12.5 daha fazla DRAM belleği kullanır. İşlemci hızlarının yükselmesi ve PC platformunda yüksek  teknolojili  yazılımların  göze  batmasıyla birlikte hata kontrolü yapan bellek birimleri tekrar önem kazandı. Bir zamanlar, bütün  bilgisayarlar  pariti  bellek  kullanırlardı.  Aslında, PC sistemlerinin 4. kuşağına kadar, bir PC üzerinde pariti kontrolünü  kapatmak  imkansızdı.  Bu  durum  hızlı  bir  şekilde değişti ve bir kaç yıl içerisinde, yeni sistemlerde standart olmaktan çıktı. Pekçok pentium sınıfı sistem sadece pariti kontolünü kullanmaz, ve hatta pek çoğu pariti kontrolünü (veya ECC) hiç desteklemez.

Pariti kontrolü, modern PC sistemlerinde kaldırılmıştır. Paritisiz bellek birimleri yaklaşık olarak %11 daha ucuzdur.

Parity/ECC, pentium pro işlemci çalışan sistemlerde geri dönüş yapmıştır. Çünkü pariti üzerinde ECC yetenekleri süperdir ve pentium  pro  ile  çalışan  sistemlerde  genelde veri entegrasyonu sağlayan server’ lardır. Aslında Intel’ de, daha hızlı Pentium-II sistemlerin 2. ön-bellek yoluna bu kontrolü  yerleştirmektedir. Bunun  nedeni bu hızdaki sistemlerde veri bütünlüğünün gerekli olmasıdır.

Pek çok Macintosh  bilgisayar paritisiz simm’ leri (x8, x32) kullanır. Fakat çoğu PC paritili simleri kullanır (x9, x36). Bununla birlikte, bu konudaki son  eğilim,  Pentium sistemler üzerinde paritisiz simm’ lerin kullanılmasıdır. Çünkü, pariti pek çok 64 bit sistemde gerekli değildir. ECC (error code  correction) yüksek seviyeli server’ lar ve Pentium’ lar üzerinde kullanılır. Bu modüller hatayı tanıma ve düzeltme özelliğine sahiptir.

Not:

30-pinlik bir simm, eğer üçün veya dokuzun katları şeklinde bir çip dizilimine sahipse paritilidir.

Eğer 2 (2, 4, 8, …) ün katlarında çip sayısına sahipse paritisizdir.

72-pin  SIMM’ leri,  üreticilerinin çeşitliliği yüzünden fiziksel olarak ayırt etmek çok zordur. Genel olarak, 4, 8, 16 veya 32 çipe sahip olanlar paritisizdir.

7. DIMM (Dual Inline Memory Module)

DIMM’ ler en yeni dizayn edilmiş bellek birimleridir. 168-pini vardır ve 64-bit bellek yolu sunmaktadırlar. Eski ana kartlar üzerinde kullanılamazlar. SIMM ler ikili gruplar halinde soketlerine yerleştirilme ihtiyacı duyarlarken, 64-bit bellek yoluna sahip bir pentium işlemci tek bir DIMM'i kullanabilmektedir.

8. SEC (Single Edge Contact)

SEC, Intel Pentium II işlemciler için geliştirilen yeni bir bellek paketidir. Intel'in Pentium Pro işlemcilerine kadar kullandığı  single-chip-style  paket  tipinden daha farklıdır. Pentium II işlemcisinin üretilmesiyle birlikte, Intel L2 ön-bellek işlemcinin dışarısına çıkarmış,  fakat ön-bellek  ile  işlemci  arasında yüksek hızda özel bir bağlantıyı devam ettirebilmeyi istemiştir. Bunu yapmak için, Pentium II yi ayrı bir çip olarak satmamaya karar verdiler fakat, bunun yerine ön-bellek ile entegre edilmiş bir çip ortaya çıktı.

SEC gerçekte tam anlamıyla bir çip paketi değildir. İşlemci küçük bir devre kartı üzerine oturtulmuştur. Ön-bellek’ de aynı zamanda anakarta özel bir slot sayesinde bağlanan bu kart üzerindedir.

9. MMO (Mobile Module)

Bu, içinde işlemciyi, ön-bellek modülü ve çipseti içeren küçük bir modüldür. Bir anakart gibi görünür fakat değildir.