Bilgisayar Nelerden Oluşur

BELLEKLER

Elektronik Bellekler:

Elektronik bir bellek ikili bir bilgiyi daha sonra kullanmak üzere saklamaya imkan veren bir bileşendir .Daha genel bir tanımla,saklanacak bilgi miktarını arttırmak amacıyla bir kart veya bir modül üzerine guruplaştırılmış bir bileşenler bütününe bellek adı verilir .Elektronik bellekler,bilgisayarların gelişmesinde önemli rol oynamıştır. Başlangıçta mekanik (akustik bir dalganın bir katı içinde yayılması), manyetik (bir çekirdeğin manyetik durumu) veya elektriksel(tel , fiş veya diyot bağlantıları) teknolojilerle gerçekleştirilen elektronik bellekler, günümüzde temel olarak yarı iletkenlerden veya manyetik izden yola çıkılarak gerçekleştirilmektedir.

1970’li yıllardan bu yana, tümleştirme kapasitesi bakımından yaşanan gelişme, en iyimser tahminleri bile aştı. Bu yüzden, 2000 yılı için bu konuda bir tahmin yapabileceklerin sayısı da oldukça azdır. Bir örnek vermek gerekirse, Tek bir birim içine yerleştirilebilen ikili bilgisayar 1971-1990 yılları arasında 4000 kat arttı. Belli bir bellek kapasitesini gerçekleştirmek için gerekli birim, dolayısıyla da lehim noktaları sayısı aynı oranda azaldı ve bu durum, güvenirlikte olağan üstü bir gelişme sağladı. Aynı süre içinde, bu bileşenlerin elektrik tüketimi de yaklaşık 60 kat azaldı

Üretimde kullanılan teknolojiye ve bileşenlerine bağlı olarak, rasgele erişimli veya değiştirilemez yarı iletken bellekler (sabit disk, disket, bant, manyetik kabarcıklı bant, optik disk) birbirinden ayrılır.Yani elektronik bellekler ikiye ayrılır Yarıiletken Bellekler ve Kinematik Bellekler.

Çeşitli Yarı İletken Bellek Türleri:

Bir bilgisayarda, merkezi birim ile belleğin bağlantısı üç yoldan sağlanır: bellekten bir kelimenin seçilmesine imkan veren adres bağlantı telleri; bilgi alışverişini sağlayan veri bağlantı telleri ve bileşenin çalışmasını (yazma, okuma, geçerli kılma, seçme) yönlendiren denetim telleri. Birimin içinde adres bilgisinin kodu çözülür ve istenen iletişim türüne göre veriler okunur, yazılır veya göz ardı edilir.

İki tür yarıiletken bellek vardır: rasgele erişimli bellek ve değiştirilemez bellekler. Değiştirilemez belleklerin en basiti kullanıcı tarafından yalnız okuna bilen ROM (Read Only Memory [salt okunur bellek]) bellektir. Bu belleğin içeriği, bileşen üretilirken belirlenmiştir ve üzeride değişiklik yapılamaz. Bir bilgisayarın programı bu tür bir belleğin üzerine kaydedilir. Bazı değiştirilemez bellekler, daha büyük kullanım kolaylığı sağlarlar; bunlar, PROM’lar (Programmable Read Only Memory [Programlanabilir Salt Okunur Bellek] ), EPROM’lar (Electrically Programmable Read Only Memory [elektriksel olarak programlanabilen salt okunur bellek] ),EPROM’lardır (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory [elektriksel olarak silinebilir-programlanabilir salt okunur bellek] ) ve RAM’lar (Random Access Memory [Rasgele Erişimli Bellek] ) yarı iletken bellek türleri arasında sayıla bilir.

Yarı İletken Bellek Türleri:

A)RAM Bellekler (Ana bellek)

Bilgisayarda temel hafıza birimi RAM’dır. (Random Acces Memory – Rasgele Erişimli Bellek).RAM’a yazılır okunur bellekte denir. RAM’daki bilgilere erişmek, disk ya da disketlerdeki bilgilere erişmeden çok daha hızlıdır (ortalama 60-70 ns). Ancak RAM’daki bilgiler geçici olarak saklanır. Sistemi kapattığınızda bilgiler yok olacağından RAM’daki bilgilerin sabit kayıt ortamlarına aktarılması gerekmektedir.

RAM’lar birbirinden tamamen bağımsız hücrelerden oluşur. Bu hücrelerin her birinin kendine ait sayısal bir adresi vardır. Her hücrenin çift yönlü bir çıkışı vardır. Bu çıkış veri yolu da (Data Bus) mikroişlemciye bağlıdır. Bu adresleme yöntemiyle RAM’daki herhangi bir bellek hücresine istenildiği anda diğerlerinden tamamen bağımsız olarak erişilebilir. İşte Rasgele Erişimli Bellek adı da buradan gelmektedir. RAM’da istenen kayda yada hücreye anında erişilebilir.

RAM kısa süreli bilgi depolamak için kullanılır. RAM genellikle anakart üzerindeki SIMM adı verilen yuvalara takılır. SIMM yuvaları ikiye ayrılır 72 Pinlik SIMM yuvaları ve 30 Pinlik SIMM yuvaları.Üçüncü bir modül ise DIMM (Dual Inline Memory Modules) modülüdür. DIMM modülü 168 pinlik bir konfigürasyondan oluşur. DIMM modüllerinin , biraz daha uzun olmalarıyla birlikte aynı hacimce SIMM modüllere oranla iki kat daha fazla bellek sığdıra bildiği söylenebilir. Bazı sistemler yalnızca SIMM ve Bazıları da her iki modülü birden bulundurabilirler. Normal olarak DIMM, SIMM’den daha pahalıdır. Ancak DIMM modülü yerleşik tampon özelliği sayesinde daha iyi bir performans gösterir ve daha güvenlidir.

RAM’ları SRAM (SIMM-Statik RAM) ve DRAM (Dynamic RAM) olarak ikiye de ayıra biliriz.

DRAM’lar üzerlerindeki kapasitörlerin elektriksel olarak yüklü olup olmamasıyla bilgiyi temsil eder.

SRAM’lar ise bir dizi anahtar (açılıp kapanan kapılar) olarak düşünülebilir.

Bir SIMM RAM modülü 8 adet RAM yongasından meydana gelir. Yongaları genelde 44256 adıyla bilinen DIP RAM’lardır.44256’lık yongaların her biri 125 KB’lıktır. Ancak SIMM RAM modüllerinin bir çoğunda dokuzuncu bir DIP RAM yongası vardır. Bu yonga “parity biti” (eşlik biti) olarak adlandırılır. Bu bit, belleğe saklanan bir bayt bilginin doğru saklanıp saklanmadığını kontrol etmek için kullanılan bir yongadır. Bazı SIMM modüllerinde “51000”, ”441000” yongası da kullanılır.8 adet yonga olmasının nedeni ise, SIMM üzerinde bir yongaya bir bit gelecek şekilde yerleştirilmesidir ve bu şekilde sistem bir baytlık bilgiyi istediğinde sekiz yonga birleşip bir baytı oluşturur. 1 MB’lık RAM modülleri son yıllarda “4240”’lık 3 adet RAM yongası kullanılarak da üretilmekte. Burada 3. RAM yongası yine eşlik biti yongasıdır. Aşağıda SIMM RAM modülündeki yongalar gösterilmiştir.

8 adet 44256’lık RAM yongası 2 adet 4240 yongasına eşittir.

RAM’ların hızına gelince, bu da bir yonganın bir bit bilgiyi işlemciye yollama zamanına bağlı olarak ölçülmektedir. Birimi ise nano saniye (ns) ‘dir. Ortalama RAM hızları, 60-70 ns’dir.

1)Pipelined – Burst Mode RAM:

Normalde mikroişlemci ile yavaş DRAM ana bellek arasında kullanılan SRAM arabellekler asekron şekilde çalışırlar. Bu belleklerin performansını artırmak için pipelined – burst mode arabellekler geliştirilmiştir. Asekron arabelleklerin okumada 3-2-2-2 ve yazmada 4-3-3-3 şeklindeki bekleme durumları (wait state) yeni teknoji ile 3-1-1-1’e indirilmektedir. Yani belleklere erişim süresinin kısalması sağlanıyor.

2)Fast Page Mode RAM:

Önce normal RAM’in çalışmasını hatırlayalım. Bellek bir çok satır ve sütundan oluşan bir dizi gibi düşünülebilir. Satır ve sütunların kesiştiği yerlerde bellek hücreleri bulunur. Bellek kontrolcüsü belleğin içindeki herhangi bir yere ulaşmak için o yerin hem satır hem de sütun olarak adresini vermek zorundadır (Biz normalde bu kadar derinlere inmeyiz. En çok bir bayt’ın adresi gerekir bize. Bu adres de 0‘dan başlayıp milyonlara, milyarlara kadar uzanır. Bizim verdiğimiz adreslerin RAM düzeyinde çözümlenmesi, yani her bir hücrenin satır ve sütun olarak adreslerin çözümlenmesi bizi pek ilgilendirmez). DRAM dizinindeki bir yeri okumak için ilkönce satır, sonra da sütunu seçmek için elektrik sinyali gönderir. Bu sinyallerin bir dengeye kavuşması bir miktar zaman alır, bu süre içinde de verilere ulaşılamaz. Fast Page Mode (kısaca FMP) RAM’ler bu süreci hızlandırmak için okuyacağınız bir sonraki verinin aynı satırın bir sonraki sütununda olduğunu varsayar. Çoğu zaman bu varsayım doğrudur ve bu da satır sinyalinin dengeye kavuşmasını beklemeye gerek kalmadığı anlamına gelir (satır bir önceki satırla aynı; bu satırı tekrar belirlemeye gerek yok,dolayısıyla beklemeye de gerek yok). Ama işlemci verileri çok hızlı istemeye başlarsa bu yöntemin güvenilirliği azalır (33 MHz’in üstünde çalışan işlemciler için bu durum geçerlidir). Çünkü bu hızlarda adres sinyalleri kararlı duruma gelecek kadar uzun zaman bulamazlar. Bu sorunu çözmek için EDO RAM’ler geliştirilmiştir.