About Computer Memory

Bu bölüm, bilgisayarların o an kullanılan programları ve verileri depoladığı, işlemciye veri sağlayan ve işlemciden sonuçları alan ana hat görevi gören genel amaçlı belleğe odaklanmaktadır. Okunabilir-yazılabilir bellek veya Rastgele Erişimli Bellek (RAM) olarak adlandırılan genel amaçlı bellek, hem okunabilir hem de yazılabilir olmalıdır. Modern bilgisayarlarda iki tür RAM kullanılır:

Dinamik RAM (DRAM), verileri kaybetmeden önce sadece saniyenin küçük bir kesri kadar depolar. Sistemin depolanan verileri koruması için DRAM'i sürekli yenilemesi gerekir; bu işlem performans kaybına neden olur ve hızını sınırlar. Tipik DRAM 60 ns (nanosaniye) erişim süresi sağlar ancak ucuzdur ve nispeten az güç tüketir.

Statik RAM (SRAM), yenileme gerektirmeden, kendisine güç sağlandığı sürece içeriğini otomatik olarak korur. SRAM, DRAM'den bir basamak daha hızlı erişim süreleri sunar ancak pahalıdır ve çok güç tüketir.

Bilgisayarlar, bu özellikleri avantajlı kullanan kademeli bir bellek mimarisi kullanır:

Bir bilgisayarın belleğinin büyük bölümü DRAM kullanır (modern sistemler, bir sonraki bölümde açıklanan SDRAM adlı bir varyantı kullanır) ve buna ana bellek denir. Genellikle 256 MB ila 1 GB veya daha fazlası kadar geniştir ancak modern bir CPU'ya yetişemeyecek kadar yavaştır. Ana bellek, CPU'nun kısa süre sonra ihtiyaç duyacağı programları ve verileri depoladığı yerdir. Ana bellek, CPU ile disk arasında bir tampon görevi görür.

Önbellek (Cache memory), CPU ile ana bellek arasındaki erişimi tamponlayan küçük miktarda hızlı SRAM'dir.

Modern bilgisayarlarda iki katmanlı önbellek bulunur:

Birincil önbellek (Primary cache memory), Seviye 1 önbellek veya L1 önbellek olarak da adlandırılır; tipik olarak CPU ile aynı çip üzerinde bulunan 16 ila 128 KB'lık çok hızlı bir bellektir. L1 önbellek boyutu ve verimliliği, CPU performansında temel faktörlerdir. L1 önbelleğinin miktarı ve türü, kullandığınız CPU tarafından belirlenir ve yükseltilemez.

L1 önbellek, işlemciler ile ana bellek arasındaki hız farkını ortadan kaldırmak için yeterince büyük değildir. İkincil önbellek (Secondary cache memory), Seviye 2 önbellek veya L2 önbellek olarak da adlandırılır, maliyet ve performans arasında makul bir uzlaşma ile bu boşluğu doldurur. L2 önbellek, Intel Pentium 4 ve Celeron ile AMD Athlon 64 ve Sempron dahil olmak üzere tüm modern işlemcilerde CPU paketinin (veya CPU tabanının kendisinin) bir parçasıdır. Modern işlemcilerin L2 önbellek boyutları 128 KB ile 2 MB arasında değişir.

ÖNBELLEĞİ AL VE ÇALIŞTIR

Bir işlemcide bulunan önbellek miktarı, özellikle küçük veri setleri üzerinde çalışıyorsanız performans üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir. Örneğin, SETI@Home (http://setiathome.ssl.berkeley.edu/) istemcisini, biri 512 KB L2 önbelleğe, diğeri 1 MB L2 önbelleğe sahip neredeyse aynı iki işlemcide test ettiğimizde, ikinci işlemci iş birimlerini ilkinin gerektirdiği sürenin yarısından daha kısa sürede tamamladı. Bu, iş biriminin tamamının 1 MB'lık L2 önbelleğe sığması, ancak 512 KB'lık L2 önbelleğe sığmaması nedeniyle böyleydi. 1 MB'lık L2 önbelleğe sığmayacak kadar büyük veri setleri kullanan benzer bir dağıtık işleme uygulaması çalıştırıldığında, daha büyük L2 önbelleğe sahip işlemci sadece marjinal olarak daha hızlıydı. İki benzer işlemci arasında seçim yapıyorsanız, her zaman daha büyük L2 önbelleğe sahip olanı seçin.

Güncel sistemler aşağıdaki ana bellek türlerinden birini kullanır:

Senkron DRAM veya SDRAM, 1996 yılında piyasaya sürülmüş ve 2001 yılına kadar bilgisayarlarda yaygın olarak kullanılmıştır. Artık eskiyen ve kullanım dışı kalan asenkron bellek türlerinden farklı olarak, SDRAM CPU ile ortak bir saat referansını paylaşır. CPU ve bellek birbirine bağlıdır, bu da CPU'nun rastgele bir pencereyi beklemesi yerine, istediği zaman bellekten veri aktarmasına olanak tanır. SDRAM hızları, önceki bellek türlerinde olduğu gibi nanosaniye cinsinden değil, MHz cinsinden belirtilir. Senkron DRAM aşağıdaki biçimlerden birini alır:

JEDEC SDRAM veya PC66 SDRAM, daha sonraki PC100 SDRAM ve PC133 SDRAMden ayırt edilmek için bu şekilde adlandırılmıştır.

PC100 SDRAM, 100 MHz FSB kullanan Pentium II ve Pentium III işlemcilerle kullanım için derecelendirilmiştir.

PC133 SDRAM, 133 MHz FSB üzerinde kullanım için derecelendirilmiştir. PC133 belleğin, PC66 veya PC100 bellek takılı bir sistemi yükseltmek için güvenle kullanılabileceğini varsaymamanız gerektiğini unutmayın. Özellikle Intel 440BX ve 810 serisi yonga setlerine dayanan bazı sistemler PC100 bellek gerektirir ve PC133 bellek takılıyken düzgün çalışmaz.

Genel olarak, PC66, PC100 ve PC133 SDRAM modülleri (sınırlı dağıtımda olsa da) hala mevcut olsa da, SDRAM kullanan herhangi bir sistem zayıf bir yükseltme adayıdır. En yeni SDRAM sistemleri artık beş yaşından büyüktür ve hizmet ömürlerinin sonuna gelmektedir. 1+ GHz Pentium III modelleri gibi en hızlı SDRAM sistemleri hala ikincil rollerde hizmet verecek kadar hızlıdır, ancak SDRAM'in megabayt başına çok yüksek maliyeti, diğer eski sistemlerden SDRAM belleği kurtarmak dışında onları yükseltmeyi ekonomik olmaktan çıkarır.

Standart SDRAM'e göre, Çift Veri Hızlı SDRAM (DDR-SDRAM) saat çevrimi başına aktarılan veri miktarını ikiye katlar ve böylece teorik maksimum bellek bant genişliğini etkili bir şekilde ikiye katlar. DDR-SDRAM, standart SDRAM'in evrimsel bir gelişimidir ve ayırt edilmesi için bazen Tek Veri Hızlı SDRAM veya SDR-SDRAM olarak adlandırılır. DDR-SDRAM'in üretimi temel olarak SDR-SDRAM ile aynı maliyete sahip olduğundan, SDR-SDRAM'i hızla kullanımdan kaldırmıştır.

DDR-SDRAM bellek modülü (DIMM - Dual In-line Memory Module) üretmek için kullanılan çipler, çalışma hızlarına göre adlandırılır. Örneğin, 100 MHz çipler 200 MHz'e çift pompalandığından DDR200 çipler olarak adlandırılır. Benzer şekilde, 133 MHz'de çalışan çipler DDR266, 166 MHz'de çalışanlar DDR333 ve 200 MHz'de çalışanlar DDR400 çipler olarak adlandırılır.

Çip hızlarıyla belirlenen SDR-SDRAM DIMM'lerinin aksine, DDR-SDRAM DIMM'leri bant genişlikleri ile belirlenir.

Veri yolları 64 bit (8 bayt) genişliğindedir. Örneğin, DDR200 çipleri kullanan bir DDR-SDRAM DIMM, 8 baytı saniyede 200 milyon kez aktarır ve toplam 1.600 milyon bayt/saniye bant genişliğine sahip olur; buna PC1600 DIMM denir. Benzer şekilde, DDR266 çipleri kullanan DDR-SDRAM DIMM'ler PC2100, DDR333 çipleri kullananlar PC2700 ve DDR400 çipleri kullananlar PC3200 olarak etiketlenir.

PC3200 DDR-SDRAM modüllerinin düşen fiyatı, daha yavaş DDR-SDRAM biçimlerini hızla kullanımdan kaldırmıştır; ancak PC2700 modülleri sınırlı dağıtımda kalmaya devam etmektedir. PC2100 ve daha yavaş DDR-SDRAM biçimlerinin sınırlı bulunabilirliği, bu daha yavaş varyantları kullanan sistemler için bir sorun değildir; çünkü PC3200 bellek, daha yavaş varyantlarla geriye dönük uyumludur.

Daha Hızlı Her Zaman Daha İyi Değildir

Oyunculara, hız aşırtmacılara (overclocker) ve diğer meraklılara yönelik yüksek performanslı bellek modülleri, PC3500, PC4000, PC4200 ve daha yüksek derecelendirmelerle mevcuttur. Bu premium fiyatlı modüller, bir sistemi derecelendirilen hızının ötesine geçecek şekilde hız aşırtmadığınız sürece hiçbir fayda sağlamaz.

KARIŞTIRMAYIN

Daha hızlı modülleri daha yavaş modüllerle karıştırmak, daha hızlı belleğin takılı olan en yavaş modülün hızında çalışmasına neden olur. Ayrıca, bazı anakartlar karışık hızlardaki belleklerle iyi çalışmaz. Sınırlı miktarda daha yavaş DDR-SDRAM'e sahip bir sistemi yükseltiyorsanız ve işlemci PC3200 DDR-SDRAM'in daha yüksek hızından yararlanabiliyorsa, genellikle sadece PC3200 modülleri eklemek yerine daha yavaş modülleri değiştirmek mantıklıdır.

DDR-SDRAM kullanan herhangi bir sistem iyi bir yükseltme adayıdır. Etiketlenmemişse, bir DDR-SDRAM DIMM'in hızını ve diğer özelliklerini, üreticinin web sitesindeki parça numarasını kontrol ederek belirleyebilirsiniz. DDR-SDRAM DIMM'ler 184 pin kullanır ve pin sayısı ile tek anahtar çentiğinin konumu not edilerek 168 pinli SDR-SDRAM ve 240 pinli DDR2-SDRAM bellek modüllerinden ayırt edilebilir. Şekil 6-2 bir DDR-SDRAM DIMM'i gösterir.

Şekil 6-2: Bir DDR-SDRAM DIMM

2003'ün başlarında, orijinal DDR-SDRAM teknolojisi sınırlarına hızla yaklaşıyordu. AMD ve Intel daha yüksek FSB hızlarına geçiş yaptıkça, DDR-SDRAM ayak uydurmakta zorlandı. Yaygın DDR-SDRAM en fazla PC3200 seviyesindedir. PC3200 bellek kullanan çift kanallı DDR yonga setleri (eşleştirilmiş bellek modüllerinin bant genişliğini birleştirir), teorik maksimum bant genişliğini 6.400 MB/s ile sınırlar. Bu, mainstream Pentium 4 modelleri gibi 800 MHz FSB ile çalışan 64 bit (8 bayt) genişliğinde bir bellek kanalına sahip bir işlemcinin bant genişliği gereksinimleriyle eşleşir, ancak yeni işlemciler piyasaya sürüldükçe çift kanallı DDR-SDRAM bile işlemci bant genişliğindeki artışlara ayak uyduramayacaktır.

Uzun vadeli çözüm DDR2 SDRAMdir. DDR2, artan bant genişliği, daha düşük voltaj (DDR'nin 2.5V'una karşılık 1.8V), daha düşük güç tüketimi ve geliştirilmiş paketleme dahil olmak üzere standart DDR teknolojisinde bir dizi evrimsel iyileştirmeyi içerir. DDR-SDRAM, aynı saat hızında çalışırken SDR-SDRAM'e göre bant genişliğini ikiye katladığı gibi, DDR2-SDRAM de elektriksel arayüzün hızını ikiye katlayarak DDR-SDRAM'e göre bant genişliğini ikiye katlar. DDR2 DIMM'ler, 184 pinli DDR-SDRAM ve daha önceki konnektörlerle uyumsuz olan yeni bir 240 pinli konnektör kullanır. Tablo 6-1, karşılaştırma için PC3200 (DDR400) DDR-SDRAM ile birlikte DDR2-SDRAM'in önemli özelliklerini listeler.

Tablo 6-1: DDR2 özellikleri

Intel, DDR2'yi piyasaya sürüldüğünden beri güçlü bir şekilde desteklese de, ilk benimseme iki nedenden dolayı yavaştı. Birincisi, DDR2 bellek başlangıçta DDR belleğe göre çok yüksek bir primle, bazen %200 ila %300 kadar pahalıya satılıyordu. 2005'in sonlarına gelindiğinde bu fark %15 veya %20'ye düşerek DDR2'yi daha makul bir seçenek haline getirdi. İkincisi, DDR2, DDR'den çok daha yüksek bant genişliği sunsa da, çok daha yüksek gecikme (latency) sorunundan muzdariptir. Aslında bu, DDR2'nin verileri DDR'den daha yüksek hızda iletebilmesine rağmen verileri iletmeye başlamasının daha uzun sürdüğü anlamına gelir. Video düzenleme gibi temel olarak sıralı bellek erişimi kullanan uygulamalar için, DDR2'nin bant genişliği avantajı fark edilir derecede daha yüksek bellek performansı sunar. Birçok kişisel üretkenlik programı dahil olmak üzere belleğe rastgele erişen uygulamalar için ise DDR'nin gecikme avantajı ona üstünlük sağlar. DDR2-SDRAM DIMM'leri 240 pin kullanır ve pin sayısı ile anahtar çentiğinin konumu not edilerek 168 pinli SDR-SDRAM ve 184 pinli DDR-SDRAM bellek modüllerinden ayırt edilebilir.

Rambus RDRAM, Intel ve Rambus tarafından ortaklaşa geliştirilen tescilli bir RAM standardıdır. Rambus RDRAM, bir kısaltmadan ziyade ticari bir isim olan RIMM adlı modüller halinde paketlenir.

Base Rambus, Concurrent Rambus ve Direct Rambus adı verilen üç tür RDRAM belleği vardır. İlk ikisi eskimiştir ve sadece oyun konsolu gibi cihazlarda kullanılmıştır. Bilgisayarlarda kullanılan tüm RDRAM belleği, Direct Rambus belleğidir. RDRAM, PC600, PC700, PC800 ve PC1066 olarak adlandırılan dört hızda üretilmiştir, ancak sadece PC800 ve PC1066 hala mevcuttur. DDR-SDRAM'de olduğu gibi, RDRAM modülleri de bant genişliklerine göre adlandırılır, ancak bir farkla. RDRAM, DDR-SDRAM'in 8 baytlık bant genişliğine karşılık, tek seferde iki bayt aktarmak için 16 bit veya 18 bitlik bir veri yolu (SDRAM için 64 bit'e kıyasla) kullanır. Buna göre, PC800 RDRAM sadece 1.6 GB/s, PC1066 ise 2.133 GB/s bant genişliğine sahiptir; bu da DDR-SDRAM'den, DDR2-SDRAM'den bahsetmiyoruz bile, çok daha düşüktür.

BİRİNDE İKİ MODÜL

RDRAM RIMM'leri başlangıçta 16 bit veya 18 bit parçalar olarak tedarik ediliyordu. Çift kanallı RDRAM anakartlarında, bu modüllerin kanal başına bir tane olacak şekilde çiftler halinde takılması gerekiyordu. Mevcut PC1066 32/36 bit RDRAM RIMM'leri aslında tek bir pakette birleştirilmiş iki 16 veya 18 bit RIMM'dir ve çift kanallı RDRAM sistemlerine tek olarak takılabilir.

RDRAM ayrıca ciddi gecikme sorunundan muzdariptir ve bu gecikme, RDRAM cihazlarının sayısı arttıkça artar. RDRAM, piyasaya sürüldüğü dönemde potansiyel olarak daha yüksek genel performans sunsa da, daha hızlı ve çok daha ucuz DDR-SDRAM, RDRAM'i masaüstü sistemlerde hızla kullanımdan kaldırmıştır. RDRAM tabanlı sistemler yükseltilebilir, ancak bu sadece zar zor mümkündür; sistemin yaşını ve ek RDRAM belleğinin maliyetini, anakartı değiştirip DDR-SDRAM veya DDR2-SDRAM bellek kullanmanın maliyetiyle dikkatlice tartın.

RAMBUS ARTIK BİLGİSAYARLAR İÇİN DEĞİL

Rambus, RDRAM'in devamı olarak XDR DRAM adlı bir teknoloji tanıttı; bu teknoloji performans açısından (fiyat açısından olmasa da) DDR-SDRAM ile rekabet edebilir durumdadır. XDR DRAM, Sony PlayStation 3 oyun konsolunda kullanılmaktadır ancak hiçbir mevcut PC yonga seti XDR DRAM'i desteklememektedir. Rambus belleği ile üretilmiş tüm bilgisayarlar artık tasarım hizmet ömürlerinin sonuna gelmiştir.

Bir sistemin yaşını bilerek, o sistemde bulunması muhtemel bellek türü hakkında tahminde bulunabilirsiniz. Şekil 6-3, son 10 yılda yeni sistemlere takılan bellek türleri için bir zaman çizelgesini gösterir.

Şekil 6-3: Yıllara göre yeni sistemlerde kullanılan bellek türleri

2005'in sonları itibarıyla, bilgisayarlar için bellek ortamı önümüzdeki birkaç yıl için tahmin edilebilir görünmektedir. PC3200 DDR-SDRAM bellek, giriş seviyesi sistemlerde kullanılmaya devam edecek ve eski sistemlerini yükseltenler için geniş çapta bulunabilir olacaktır. DDR2-SDRAM, 2005 yılında Intel tabanlı sistemler için nihayet yer edindi ve AMD, 2006 yılı boyunca DDR2 uyumlu işlemciler piyasaya sürdükçe, DDR2 yavaş yavaş DDR-SDRAM'in yerini alarak ana bellek teknolojisi haline gelecektir.

Bilgisayar Belleği hakkında daha fazla bilgi