Ram Nedir? Nasıl Çalışır?

Bilgisayar üzerindeki olmazsa olmaz donanımlardan biri olan RAM hakkında detaylı bilgiler, çalışma prensibi, teknik detaylar ve diğer özellikleri yazıda bulabilirsiniz.

RAM Nedir?

Kelime anlamı ile incelemeye başlayacak olursak RAM - Random access memory yani Rastgele Erişilebilir Bellek cümlesinin kısaltılması ile oluşan bir tanımdır. Temel olarak bilgisayar, ekran kartı, birçok mikroişlmeci modülünün içinde daimi olarak yer alan bir parçadır. Asli görevi ise bilgisayar veya teknik birim çalışırken yapılacak işlemleri üzerindeki hafıza bölümlerine alıp kullandıran bir elemandır.

Bellek kelimesinden de anlaşılacağı gibi RAM bir depolama aygıtıdır fakat çalışması ve bilgilerin depolandığı şekilde modül üzerinde kalması için sürekli olarak enerji gereksinimi duyar. Belleğe verilen enerji kesildiği anda üzerindeki tüm bilgiler kaybolacaktır. Bu özelliğinden dolayı diğer depolama aygıtları olan (eeprom, flash..) gibi birimlere karşı çok daha üstün bir veri aktarım hızına sahiptir.

Yukarıdaki resimde örnek bir bilgisayar Ramini görmektesiniz. DDR2 533 MHZ lik bir aktarım hızına sahiptir. RAM Memory aygıtlarındaki Random access kelimesinin anlamı kaydedilecek bilgi her seferinde rasgele seçilen adreslere yazıldığı için bu ismi alır. Bu işlem RAM belleklere inanılmaz bir hız transferi kazandırır. Yukarıda da anlattığımız gibi bunun sonucunda işlenmesi gereken bilgiler öncelikle ram üzerine transfer edilir ve buradan işlemciye aktarılarak veri transferi sırasındaki kayıplar en aza indirgenir. İşlemciye gönderilerek işlenen veriler tekrar ram üzerine aktarılarak gerekli yerlere gönderilecektir.

RAM Belleklerin Yapısı

Ram bellekleri mimari olarak incelediğimiz zaman genellikle tek bir devre üstünde çift tarafta da olmak üzere 2 veya 2 nin katları olacak şekilde dizilmiş bellek yongalarından oluştuğu gözükür. Bu yongaların herbiri belli bir depolama kapasitesine sahiptir. Aynı devre üzerindeki bu yongalarıntoplam kapasitesi Ram belleğin kapasitesini vermektedir.

Örneğin üzerinde 32MB lik 8 adet chip-yonga bulunan bir Ram bellek toplam kapasitesine bakacak olursak; 32X8 = 256MB kapasiteli bir ram olduğu anlaşılmaktadır. Eskiden sadece tek tarafta bulunan yongalar DIMM teknolojisi sayesinde ram bellek kartın her iki tarafına da yerleştirilerek kapasite artırımı yapılmıştır. DIMM teknolojisinde biraz bahsedecek olursak Dual in-line Memory Module yani çift katmanlı bellek modülü olarak adlandırılan bir teknolojidir. Bacak pin sayılarına göre gelişim şekli aşağıdaki gibi olmuştur.

» 72-pin SO-DIMM
» 100-pin DIMM
» 144-pin SO-DIMM Bu pin teknolojisi SDRAM için kullanılmıştır.
» 168-pin DIMM
» 172-pin - Bu teknoloji ile birlikte DDR RAM tekonlojisine geçilmiştir.
» 184-pin DIMM
» 200-pin SO-DIMM - DDR2 teknolojisi için kullanılmıştır.
» 214-pin MicroDIMM
» 240-pin DIMM Günümüzde hala kullanılan DDR2, DDR3 bellek teknolojisi için oluşturulmuştur. Yeni nesil anakartların hemen hepsinde bu teknoloji kullanılmaktadır.

Ram belleklerdeki herbir yongayı biraz inceleyecek olursak; Silikon bir chip oalrakta adlandırılan bu yongalar üzerlerindeki milyonlarca transistörle doğru orantılı bir şekilde artan bellek kapasitelerine sahiplerdir. Temel mantık ise chip üzerindeki belli bir adresi olan bölmeye belirli bir boyutta veri girişi yapılır. Örneğin 00001 numaralı adrese ikilik sistemde 1010100111 gibi bir bilgi kaydedilerek depolama yapılır. Adres bölümlerinin büyüklüğü aynı zamanda RAM belleğin boyutuna etki eden birinci faktördür. İkinci kısımdaki verinin yazıldığı bölüme DATA bölümü denir ve her adrese yazılacak olan data büyüklüğünü burası belirler. Örnek olarak 10000 adres gözeneğine sahip bir ram bellekte her adres bölümü 16bit data alabiliyorsa 16bit= 2Byte ; 10000 X 2Byte = 20000 Byte = 20KByte büyüklüğünde bir ram bellek elde etmiş oluruz.

Yukarıdaki resimde örnek bir ram yongası görülmektedir. Bu yonga diğer bir adıyla entegre dışındaki bacak bağlantıları ile ram bellek kartı üstüne monte edilerek çalışması sağlanır.

RAM Bellek Nasıl Çalışır?

Yukarıdaki açıklamalarımızda kısaca bahsettiğimiz gibi Ram bellekler adres ve data kombinasyonu sonucunda bir çalışma yapısına sahiptir. Bir daha teknik detay verecek olursak.

Örnek;
İşlemci tarafından harddiskten alınan 32Byte büyüklüğündeki bir veri işlemci tarafından rastgele atanan ramin 15456 numaralı adresine kaydedilmesi istenir ve bunu sonucunda 32Byte büyüklüğündeki veri gerekli transfer işleminden sonra 15456 numaralı adresteki data birimine kaydedilir bu işlemin hemen ardından yeni bir veri yine işlemci tarafından atanan başka bir adrese kaydedilir ve bu şekilde veri grupları birleşerek işlenecek olan toplam veriyi oluştururlar. Kayıt işleminin esası bu şekilde oluşur.

Ram belleklerdeki yongaların üzerinde kaydedilen bilgilerin durması için gerekli olan tek koşul, elektriksel olarak beslemelerinin kesilmemesidir. Teknolojik olarak günümüze kadar gelişimlerini sürdüren RAM belleklerdeki silikon yongaların ortalama çalışma gerilimleri;

» DDR2 serisi için 1.8 ile 2.5V arası
» DDR3 serisi için ise 1.5 volt düzeyindedir.

Yeni nesil DDR3 türündeki belleklerin voltaj gereksinimlerindeki düşmenin asıl sebebi üretim teknolojisinde kullanılan ölçeklendirme yani her transistör için kullanılan alanın küçültülmesi ile oluşan değişimdir. Yeni nesil RAM belleklerde kullanılan ölçeklendirme teknolojisi şu anda sıklıkla 90nm olarak gözüküyor.

Ram belleklerdeki data-adres ilişkisinden yukarıda bahsettik. Peki çalışma sırasında ne kadarlık bir veri ne kadar sürede ram içine aktarılır gibi bir soru aklınıza gelecek olursa bunu cevabını vermeden önce RAM bellekler ile gelen teknik bir bilgi olan çalışma frekansı bundaki en önemli belirleyici unsur olacaktır. Bu frekansın büyük olması transfer hızını arttırmadaki en önemli etkendir. Tarihi süreçte RAM bellekleri frekansları ve veri aktarım hızlarına bakacak olursak;

» SDRAM
- PC66 = 66 MHz
- PC100 = 100 MHz
- PC133 = 133 MHz

» DDR SDRAM
- PC1600 = 200 MHz - 100 MHz saat frekansı adres kontrolü için
- PC2100 = 266 MHz - 133 MHz saat frekansı adres kontrolü için
- PC2700 = 333 MHz - 166 MHz saat frekansı adres kontrolü için
- PC3200 = 400 MHz - 200 MHz saat frekansı adres kontrolü için

» DDR2 SDRAM
- PC2-3200 = 400 MHz - 200 MHz saat frekansı adres kontrolü için
- PC2-4200 = 533 MHz - 266 MHz saat frekansı adres kontrolü için
- PC2-5300 = 667 MHz - 333 MHz saat frekansı adres kontrolü için
- PC2-6400 = 800 MHz - 400 MHz saat frekansı adres kontrolü için
- PC2-8000 = 1000 MHz - 500 MHz saat frekansı adres kontrolü için
- PC2-8500 = 1066 MHz - 533 MHz saat frekansı adres kontrolü için

» DDR3 SDRAM
- PC3-6400 = 800 MHz - 400 MHz saat frekansı adres kontrolü için
- PC3-8500 = 1066 MHz - 533 MHz saat frekansı adres kontrolü için
- PC3-10600 = 1333 MHz - 667 MHz saat frekansı adres kontrolü için
- PC3-12800 = 1600 MHz - 800 MHz saat frekansı adres kontrolü için

Bunların dışında son teknoloji olarak kullanılan DDR3 Belleklerdeki döngü zamanı, iç frekans memory frekans ve veri aktarım hızları ile ilgili teknik bilgilere bakacak olursak;

- DDR3-800 : 100 MHz memory frekansı, 10 ns döngü süresi, 6400 MB/s veri aktarımı
- DDR3-1066: 133 MHz memory frekansı, 7.5 ns döngü süresi, 8533 MB/s veri aktarımı
- DDR3-1333: 166 MHz memory frekansı, 6 ns döngü süresi, 10667 MB/s veri aktarımı
- DDR3-1600: 200 MHz memory frekansı, 5 ns döngü süresi, 12800 MB/s veri aktarımı

En son olarak hız faktörüne etki eden bazı teknik terimleri inceleyecek olursak;
» CAS latency: CAS gecikmesi olarak ta adlandırılır. Column address select kelimelerinin kısaltması ile oluşur. Ram bellek üzerindeki seçilen kolon ve adresin yazma veya okumaya aktif hele getirilmesi için geçen süredir. TRP, TRCD, RAS.

Ram bellekler ayrıca ekran kartları gibi grafik işleme ünitelerindede kullanılır. Fakat GDDR olarakta adlandırılıan bu bellekler bilgisayarın normal işlemcisi ile değilde grafik işlemcisinin hemen yanında bulunarak onunla birlikte uygun bir şekilde çalışır. Kullanılan teknoloji benzerdir fakat hız olarak grafik ram bellekleri normal ram belleklere göre biraz daha geliştirilmiştir. Bios gibi parçalarda kullanılan bellek teknolojisi ise Ram teknolojisinden farklı olarak rom teknolojisi olarak adlandırıldığını unutmayınız.