BELLEK NEDİR?

GİRİŞ

Bu günlerde bilgisayarınızda ne kadar bellek olduğu önemli değil, çünkü ne kadar bellek takarsanız takın asla yeterli olmuyor. Yakın geçmişte bir PC'nin 1 yada 2 MB (Megabyte)'dan fazla belleğe ihtiyaç duyacağı düşünülmüyordu. Günümüzde birçok sistem en az 128 MB belleğe ihtiyaç duyuyor. Ve grafik uygulamaları ve grafik programlarını kullanan sistemlerde en iyi performansı elde etmek için en az 512 MB kapasiteli bellek kullanılması gerekiyor.

Geçmişten bugüne teknolojinin nasıl değiştiğini göstermesi açısından şu örnek oldukça ilginç: Bill Gates 1981 yılında bilgisayar belleği için "640K (1MB'nin neredeyse yarısı) kapasite, bilgisayar kullanıcıları için yeterli olacaktır." demiş.

Bazıları için bellek denklemi çok basittir: ne kadar fazla o kadar iyi. Bu kılavuzumuzda tüm bellek sorularının yanıtlarını ve daha fazlasını bulacaksınız.

BELLEĞİN BİLGİSAYARDAKİ ROLÜ

Bilgisayar endüstrisinde "bellek" terimi RAM (Random Access Memory - Rasgele Erişimli Bellek) ifadesi yerine kullanılır. Bilgisayar RAM'i geçici uygulamaları ve çalışma sırasında kullanılması gereken geçici verileri depolamak için kullanır. Bu sayede işlemci - CPU, işlem yaparken ihtiyaç duyduğu bellek üzerindeki verilere bellek kolayca ulaşır.

Bu duruma bir örnek olarak, işlemci - CPU bir uygulama yaparken - mesela kelime işlem (WORD) yada grafik (PHOTOSHOP) - bu uygulamalar sırasında yaptığı işlemleri en hızlı ve verimli şekilde yapabilmek için belleği kullanır. Basit olarak anlatmak gerekirse, uygulamaların bellek üzerinden çalışması; işlerinizi daha hızlı yapmanızı ve çeşitli işlemler için daha az beklemenizi sağlar.

Uygulama süreci,sizin klavyeden bir komut girmenizle birlikte başlar. İşlemci - CPU komutu inceler ve ilgili sürücüye gerekli program yada komutu belleğe yüklemesi için talimat verir. Veri belleğe yüklendiğinde işlemci - CPU veriye sürücüde olan veriden daha hızlı bir şekilde ulaşır.

Bu süreç sayesinde işlemcinin uygulamaları en hızlı şekilde yapabilmesi için uygulamalarda kullanacağı veri ve dosyaların konulacağı bir alan yaratılmış oluyor. Böylece; işlemcinin uygulamalar sırasında gereken verilen için her defasında sabit disk sürücülerinde bulunan dosyaları incelemesi gerekmiyor.

BELLEK VE DEPOLAMA ARASINDAKİ FARK

İnsanlar genellikle bellek - memory ve depolama - storage kavramlarını birbirine karıştırırlar. Bellek, bilgisayara takılmış olan RAM miktarını ve depolama ise bilgisayarın sabit diskinin kapasitesini anlatmak için kullanılır. Bu karışıklığı gidermek için şu benzetme kullanılabilir; Bilgisayarı içerisinde bir masa ve bir dosya dolabı bulunan bir ofis odası olarak düşünün.

Masa ve dosya dolabı benzetmesini biraz daha düşünün. Size gereken dokümanlar için her defasında dosya dolabına gidip çekmeceler içinde dosya aradığınızı düşünün. Bunun sizi ne kadar yavaşlatacağını ve ne kadar sinirleneceğinizi düşünün. Masanızda yeterli alan varsa -benzetmemizde bu belleğin kapasitesidir - gerekli tüm dosyaları masanıza taşıyarak bir bakışta gerekli dosyaya ulaşabilirsiniz.

Bellek ve depolama arasındaki bir diğer önemli farklılık: sabit diskinizdeki veriler bilgisayar kapatıldığında bir değişiklik olmadan depolanmaya devam eder. Ancak bellek üzerindeki veriler, bilgisayar kapatıldığında silinirler. Yine masa benzetmesine dönecek olursak mesai bittiğinde masanızda bulunan dosyalar çöpe atılır.

BELLEK VE PERFORMANS

Bilgisayara bellek eklendiğinde performansının arttığı bilinen bir gerçektir. Eğer bellek üzerinde işlemciye gereken verişlerin konulacağı yeterli alan yoksa, bilgisayar virtual memory - sanal bellek adı verilen bir yapı oluşturur. Bu da "swapping - takas" durumunun oluşmasına sebep olur ve sistem yavaşlar. Ortalama bir bilgisayarda, işlemcinin RAM' e ulaşması 200ns (nanosaniye), sabit disk üzerindeki verilere ulaşması ise 12,000,000ns sürer. Diğer bir deyişle normalde 3,5 dakika sürecek bir işlem 4,5 ayda biter.

RAM ve sabit diske erişim zamanları karşılaştırması.

BİLGİSAYARA BELLEK EKLEMEK: HAYAT NE KADAR GÜZEL

Daha önce bilgisayarınıza bellek eklediyseniz, performansın ne kadar arttığını fark etmişsinizdir. Bellek eklenmesiyle birlikte, uygulamalarınız daha hızlı açılmaya başlar , web sayfaları daha hızlı yüklenir ve aynı anda daha fazla programı çalıştırabilirisiniz. Kısacası bellek ekleyerek bilgisayarınızı daha eğlenceli hale getiririsiniz.

SUNUCUYA BELLEK EKLEMEK : HAYAT DAHA DA GÜZEL

Günümüzde, insanlar bilgisayarlarını kendi çalışma grupları ile birlikte kullanarak bir ağ - network üzerinden bilgi paylaşmak amacıyla kullanıyorlar. Bir ağa - network bağlı bilgisayarlar verilerin iletilmesini ve dağıtılmasını sağlayan bilgisayarlara server - sunucu adı verilir. Bu bilgisayarların performansları çok önemlidir çünkü tüm ağın performansını etkiler, eğer server - sunucu performansı yetersiz ise ağa - network bağlı tüm bilgisayarların performansı düşecektir. Bu yüzden kişisel bilgisayarda olduğu gibi yani bellek eklendiğinde, server - sunucunun ve dolayısıyla ağın - network performansı artar. Böylece ağa bağlı tüm bilgisayarlar daha verimli çalışır.

Server - sunucu'ya bellek eklendiğinde oluşan performans artışını görmak için, Windows NT-tabanlı sunucularda yapılan bağımsız incelemeye bir göz atın:

Uygulama sunucuları, kullanıcılara geniş uygulama olanakları sunmaktadır, kelime işlemci - CPU ve hesap tabloları gibi. Bellek 64 MB'den 256MB'ye çıkarıldığında, Windows NT Server'ın, saniyede işleyebileceği veri kapasitesi beş katına çıkmaktadır.

Web sunucuları, kullanıcılardan gelen HTTP uygulamalarını gerçekleştirmek için kullanılırlar. Bellek kapasitesini iki katına çıkarmak yanıt süresini %50 azaltır.

Kurum içi kullanılan sunucular, kurum için hayati öneme sahiptir, e-posta, mesajlar ve benzeri uygulamalar sunucular üzerinden yürütülür. Bu yüzden daha fazla bellek sunucu performansını arttırarak, kullanıcıların veritabanlarına daha hızlı erişmesini sağlar. Belleği iki katına çıkarmak performansta %248 ile %3000 arasında değişen artışlar gerçekleşmesini sağlıyor.

NE KADAR BELLEĞE İHTİYACINIZ VAR?

Bilgisayarınızda yeterli bellek olmadığında neler olduğunu biliyorsunuzdur. Sabit diskin daha fazla çalıştığını duyarsınız, işlem yapılıyor sembolleri olan kum saati yada kol saati ekranda daha uzun kalmaya başlar. Bilgisayarınız daha yavaş çalışmaya başlar, bellek hataları daha sık ortaya çıkar ve bazen bir uygulamayı kapatmadan yada sona erdirmeden başka bir uygulama açamaz hala gelirsiniz.

Belleğinizin yeterli olup olmadığını yada belleğinizden daha fazla yarar yararlanmak için ne yapmanız gerektiğine nasıl karar vereceksiniz? Ve eğer daha fazla belleğe ihtiyacınız varsa acaba ne kadar daha bellek eklemelisiniz? Şu bir gerçek ki bellek ihtiyacınız; sistem bileşenlerinize, yaptığınız işlemlere, kullandığınız programlara ve işletim sisteminize bağlıdır. Kişisel bir bilgisayar ile bir sunucunun kullanım alanları ve dolayısıyla bellek ihtiyaçları farklıdır, bu nedenle bellek ihtiyaçlarını bu iki başlık altında açıklamayı uygun bulduk.

Kişisel Bilgisayar İçin Bellek Gereksinimleri

Masaüstü bilgisayar kullanıyorsanız, bellek ihtiyacınız kullandığınız işlerim sistemine ve uygulamalara bağlıdır. Günümüzde kelime işlem ve hesap tablosu oluşturma programlarını çalıştırmak için en az 32 MB belleğe ihtiyaç vardır. Ancak yazılım ve işletim sistemi geliştirticileri ürünlerinin özelliklerini sürekli olarak arttırmaktadır, bu da daha fazla bellek ihtiyacı anlamına gelmektedir. Günümüzde yazılım firmaları bellek kapasitesinin en az 128MB olması gerektiğini belirtmektedirler. Grafik sanatları, yayıncılık ve multimedya uygulamaları için kullanılan bilgisayarlar için tavsiye edilen bellek miktarı 256MB'dır. Ancak bu tür uygulamalarda en iyi performansı almak için en az 512MB bellek kullanılmaktadır.

Aşağıdaki grafik masaüstü bilgisayarınız içim gerekli olan bellek miktarına karar vermenize yardım edecektir. Grafik işletim sistemine göre ve yapılan işleme göre ikiye ayrılmıştır. Önce kullandığınız işletim sistemini, ardından en sık kullandığınız uygulamaları seçiniz.

MASAÜSTÜ BİLGİSAYARLAR İÇİN BELLEK GEREKSİNİMLERİ

Önemli not: Bu grafikler sıradan masaüstü bilgisayar sistemleri göz önüne alınarak hazırlanmıştır. Daha üst uygulamalar için kullanılan işistasyonu - workstation gibi sistemler 4GB kadar belleğe ihtiyaç duyabilirler. Ayrıca gelecekte yaşanacak teknolojik gelişmelere bağlı olarak bellek ihtiyaçları ve talepleri değişecektir. Zaman içerisinde yazılım firmaları ve işletim sistemi geliştiricileri ürünlerini daha yetenekli hale getireceklerdir. Bu yüzden daha yüksek kapasitede belleklere ihtiyaç duyulacaktır. Ayrıca Kanji gibi alfabe ve karakter setleri Roma tabanlı standart karakter setlerine göre daha yüksek bellek kapasitesi gerektirmektedir.

SERVER - SUNUCU BİLGİSAYARLAR İÇİN BELLEK GEREKSİNİMLERİ

Sunucu bilgisayarın daha fazla belleğe ihtiyaç duyduğu nasıl anlaşılabilir? Bunun için en iyi yöntem ağ -network kullanıcılarını izlemektir . Eğer ağ aracılığıyla yaptıkları e-posta, paylaşılan dosyalar, çıktı alma gibi işlemler daha yavaş gerçekleşmeye başladı ise kullanıcılar durumu mutlaka Ağ Yöneticisine - Network Administrator - bildireceklerdir. Aşağıda sunucu bilgisayarın yeterli belleğe sahip olup olmadığını anlamanız için ipuçları sunulmuştur:

·         Sunucunun disk aktivitelerini görüntüleyin. Eğer "swapping" işlemi gerçekleşiyorsa bunun sebebi bellek kapasitesinin yetersiz olmasıdır.

·         Bir çok sunucu bilgisayarda işlemci, bellek ve sabit disk kullanım oranlarını gösteren yardımcı programlar bulunur. Bu programlar aracılığıyla sunucuya yeni bir istem geldiğinde ani artışlar olup olmadığını kontrol ediniz.

Sunucunun daha fazla belleğe ihtiyacı olduğu belirlendikten sonra, ne kadar bellek eklenmesi gerektiğine karar vermek için bir kaç faktör gözden geçirilmelidir:

Server - Sunucu hangi işlevleri gerçekleştirmek için kullanılacak (uygulama, iletişim, uzaktan erişim, e-posta, Web, dosya paylaşımı, multimedya, çıktı, veritabanı)?

Bazı sunucular, diğerleri bilgi alışverişi işlemlerini aralıklı olarak yaparken; bellek üzerinde fazla miktarda veri tutmak zorundadırlar. Örneğin tipik bir veritabanı sunucusu birçok veriyi işlemek için daha yüksek kapasitede belleğe ihtiyaç duyar, çünkü istenilen çok sayıdaki veriyi daima kullanıma hazır halde tutarak isteklere cevap verebilmesi için daha hızlı çalışması gerekmektedir. Diğer bir deyişle sıradan bir sunucu ile bir veritabanı sunucu karşılaştırıldığında, sıradan sunucunun daha düşük kapasitede belleğe ihtiyaç duyduğu görülecektir, çünkü asıl istenilen veriyi işlemez sadece karşı tarafa iletir.

Server - Sunucu üzerinde hangi işletim sistemi kullanılacak?

Her server - sunucu işletim sistemi belleği farklı biçimde kullanır. Örneğin, bir ağ işletim sistemi (network operating system (NOS)) olan Novell verileri , uygulama - yönelimli bir işletim sistemi olan Windows NT'den farklı biçimde işler. Sıradan Novell işlevleri olan dosya paylaşımı ve çıktı alma işlevlerine göre Windows NT'nin zengin arayüzü daha fazla bellek kapasitesi gerektirir.

Server - Sunucu'ya bir defada kaç kullanıcı erişecek?

Birçok sunucu bir defada belirli sayıda kullanıcın erişimini sağlamak üzere tasarlanmışlardır. Yapılan testlerde bunu sunucu üzerindeki belleğin kapasitesine bağlı olduğu belirlenmiştir. Zaman içerisinde kullanıcıların sayısı, sunucunun desteklediği en yüksek değeri aştığında sunucu sabit disk üzerindeki sanal belleği (virtual memory) kullanmaya başlar ve performans belirgin biçimde düşer. Geçmişte Windows NT üzerinde yapılan araştırmalar, bellek eklendiğinde sunucunun aynı performansı sürdürerek mevcut kullanıcı sayısının birkaç katı işlemi destekleyecek hale geldiğini göstermektedir.

Server - Sunucu'ya ne çeşit ve kaç adet işlemci takılı durumda?

Bellek ve işlemci sunucunun performansını farklı biçimde etkilerler, ancak birarada çalışırlar. Yeni bellek eklemek; işlemcinin bir defada daha fazla veri işlemesini sağlar. işlemci eklemek ise sistem de daha fazla ve hızlı veri işlenmesini sağlar. Dolayısıyla sunucuya işlemci eklendiğinde bellek de eklenirse, işlemcinin tam kapasite ile çalışmasını sağlanmış olur.

Server - Sunucu'nun yanıt süresi ne kadar önemli?

Bazı sunucularda, örneğin Web yada e-ticaret sunucularında yanıt süresi müşteriyi ve elbette geliri doğrudan etkilemektedir. Bu nedenle, bazı IT Yöneticileri kullanım sırasında oluşacak olası takılmaları önlemek için sunucularına yüksek kapasiteli bellek takmaktadırlar. Çünkü sunucu konfigürasyonları çok fazla değişken içermektedir. Bellek dışında da birçok faktör sunucu performansını etkileyecektir.

Aşağıdaki tablolar iki farklı sunucu bellek arttırım senaryosunu göstermektedir.

SERVER - SUNUCU BELLEK GEREKSİNİMLERİ

BELLEĞE DETAYLI BİR BAKIŞ

Bellekler çeşitli boy ve şekillerde karşımıza çıkmaktadırlar. Genel olarak bellek, üzerinde küçük siyah dikdörtgen biçimli parçalar bulunan, düz yeşil bir plakadır. Elbette bellek sadece bunlardan ibaret değildir. Aşağıdaki resim, tipik bir bellek modülünü göstermektedir. Resimde belleğin en önemli birkaç özelliği de gösterilmektedir.

BELLEK NEYE BENZER

168-pin SDRAM DIMM bellek modülüne yakın bir bakış.

PCB(PRINTED CIRCUIT BOARD - DEVRE PLAKASI)

Üzerine bellek yongalarının yerleştirildiği yeşil tabaka, aslında çok sayıda katmandan oluşur. Her katman üzerinde devre ve lehimler bulunmaktadır, bu sayede veri hareketi sağlanır. Genel olarak yüksek kaliteli bellek modülleri çok sayıda katmandan oluşan PCB'leri kullanırlar. PCB'de çok sayıda katman olması lehimler arasında daha fazla alan olmasını sağlar. Lehimler arasında daha fazla boşluk olması ses ve gürültü olmasını önler. Bu da bellek modülünü daha güvenilir ve sağlam hale getirir.

DRAM (DYNAMIC RANDOM ACCESS MEMORY - DİNAMİK RASGELE ERİŞİMLİ BELLEK)

DRAM, RAM 'in en fazla kullanılan biçimidir. "Dinamik" olarak adlandırılır çünkü, veriyi yalnızca kısa bir süre için saklar ve veri periyodik olarak yenilenmektedir. Bellek yongaları üzerinde devreleri korumak için çoğunlukla siyah yada krom renkli bir tabaka bulunur. Aşağıda bahsedilen "Yonga Paketlemesi" başlıklı kısımda, yongaların paketlenme biçimlerinden bahsedilmektedir.

TEMAS AYAKLARI

Temas ayakları yada diğer adıyla "konnektör"; bellek anakart üzerinde bulunan yuvaya yerleştirildiğinde, verilerin anakart ile bellek arasında akışını sağlayan yapıdır. Bazı bellek modüllerinde konnektörlerde kalay, bazı bellek modüllerinde altın kullanılır.

DAHİLİ LEHİM TABAKASI

PCB'yi katmanlarına ayırıp mercek yardımıyla yakından bakıldığında, üzerinde lehim ile işlenmiş karmaşık yollara benzeyen yapılar görülür. Lehimler, verilerin üzerinde dolaştığı yollara benzerler. Lehimlerin genişliği, kavis ve eğimleri verinin aktarımını ve tüm modülün hızını ve sağlamlığını etkiler. Deneyimli tasarımcılar lehimleri, en yüksek hızı ve sağlamlığı, en düşük girişiklemeyi elde edecek biçimde düzenler ve yerleştirirler.

YONGA PAKETLEME

"Yonga Paketleme" terimi, yonga silikonunun etrafının koruyucu bir tabaka ile kaplanmasını ifade etmek için kullanılır. Günümüzde en çok kullanılan paketleme yöntemi TSOP (Thin Small Outline Package) yöntemidir. Daha eski yonga tasarımlarında DIP (Dual In-line Package) ve SOJ (Small Outline J-lead) yöntemleri kullanılıyordu. Günümümze kullanılan bir diğer paketleme yöntemi özellikle RDRAM'lerde kullanılan CSP (Chip Scale Package) yöntemidir. Şimdi bu paketleme yöntemlerine kısaca bir göz atalım ve aralarındaki farkları inceleyelim.

DIP (DUAL IN-LINE PACKAGE)

Bu yöntemin en çok kullanıldığı dönem belleklerin anakart üzerinde yerleşik olarak üretildiği yıllardı. O dönemde DIP-tipi DRAM paketleme oldukça popülerdi. DIP'ler "delik-montajlı" bileşenlerdir, bu şekilde nitelenmesinin sebebi, bu yongaların PCB üzerinde açılan deliklere yerleştiriliyor olmasıdır.

SOJ (SMALL OUTLINE J-LEAD)

Bu yönteme bu adın verilmesinin sebebi temas bacaklarının - pin "J" şeklinde olmasıdır. SOJ'lar "yüzey - montajlı"" bileşenlerdir. Yani doğrıdan PCB üzerine yerleştirilirler.

TSOP (THIN SMALL OUTLINE PACKAGE)

TSOP paketlemede diğer bir "yüzey - montajlı" tasarımdır. Paket yapısı SOJ'dan daha ince olduğu için bu şekilde adlandırılır. TSOP'lar ilk kez, notebooklarda kullanılan "kredi kartı" bellek modülleri üretiminde kullanılmıştır.

CSP (CHIP SCALE PACKAGE)

DIP, SOJ ve TSOP yöntemlerinden farklı olarak CSP yöntemi yongaların PCB ile temas etmesi için bacak - pin kullanmaz. Bunun yerine PCB ile temas için paketin alt kısmında bulunan ve BGA (Ball Grid Array) adı verilen yapıyı kullanır. RDRAM (Rambus DRAM) yongalarının paketlenmesinde bu yöntem kullanılmaktadır.

CHIP STACKING

Bazı yüksek kapasiteli bellek modüllerinde yongaların PCB üzerine doğru biçimde yerleştirilebilmesi için yongalar ikişerli olarak üst üste yerleştirilir. Yongalar içten yada dıştan üst üste yerleştirilebilir. "Dıştan" yerleştirilmiş yongalar görülebilir, ama "içten" yerleştirilmiş yongalar görülemez.

BELLEK NASIL ÜRETİLİR

YONGANIN ÜRETİLMESİ

İnanılmaz ama gerçek, bellek üretimi sahil kumu ile başlar. Kumun yapısında bulunan silikon, yarıiletken ve yonga üretiminin temel maddesidir. Kum eritilerek silikon ayrıştırılır; daha sonra, silikon düzgün bir yüzeye yayılarak tabakalar oluşturulur, bu tabakalar kesilerek istenilen ölçüde yonga plakaları elde edilir. Yonga üretimi sürecinde karmaşık devre desenleri, farklı yöntemler kullanılarak silikon üzerine basılır. Bu işlemin ardından yongalar test edilirler ve istenilen kalıba göre kesilirler. Hatasız yongalar seçilerek "bağlama - bonding" aşaması için hazırlanırlar. Bu aşamada, yongalar ve altın yada kalay temas bacakları - pin arasındaki bağlantılar oluşturulur. Yongaların bağlanma işlemi bittikten sonra, yüzeyleri hava geçirmeyecek biçimde kaplanır. Gerekli kontroller yapıldıktan sonra yongalar kulanıma hazır hele gelmiş olur.

BELLEK MODÜLÜNÜN ÜRETİLMESİ

Bu aşamada modül üreticileri sahneye çıkar. Bellek modülünü oluşturan üç ana bileşen vardır: bellek yongaları, PCB ve devre plakası üzerine yerleştirilen direnç ve kapasitör gibi diğer bileşenler. Tasarım mühendisleri, PCB'yi tasarlamak için CAD (computer aided design - bilgisayar destekli tasarım) programları kullanırlar. Kaliteli plaka üretimi için her bir sinyalin doğru biçimde gitmesinde bu devre desenlerinin boyutları ve desenleri büyük önem taşır. PCB üretiminin temel süreci, bellek yongalarının üretim sürecine çok benzer. Yüzeyin kaplanması, tabaka oluşturma ve plaka üzerine veri yollarının basılması aşamaları arasında benzerlik vardır. PCB üretildikten sonra, modül montaj için hazır hale gelir. Otomatik sistemler kullanılarak "yüzey - montajlı" yada "delik -montajlı" bileşenler PCB üzerine yerleştirilir. Bileşenlerin PCB üzerine sabitlemek için lehim kullanılır, lehim önce ısıtılır ve bileşen yerleştirildikten sonra soğutularak bileşen sabitlenmiş olur. Gerekli kalite kontrolleri yapılan bellek modülleri ambalajlanır ve kullanıma hazır hale gelir.

BELLEK BİLGİSAYARDA NEREYE TAKILIR

Başlangıçta bellek modülleri doğrudan anakart üzerine yerleştirilirdi. Fakat sonraları yongaların anakart üzerinde kapladığı alan sorun olmaya başladı. Bunun üzerine üreticiler bellek yongalarını çıkarılabilir devre plakaları üzerine yerleştirmeye karar verdiler. Bu yeni modül tasarımına SIMM (single in-line memory module) adı verildi. Bu tasarımla belleğin anakart üzerinde kapladığı alan en aza indirildi. Örneğin 80 bellek yongası içeren bir SIMM 23 cm2 alan kaplarken, anakart üzerine doğrudan yerleştirilen 80 adet bellek yongası 54 cm2 alan kaplamaktadır.

Günümüzde bellekler anakart üzerinde bulunan yuvalara takılmak üzere hazırlanmış olarak satılmaktadır. Bellek yuvaları anakart üzerinde rahatlıkla görülebilen yapılardır ve bu yuvalara sadece bellek modülleri takılabilir. İşlemci ile veri alışverişinin en hızlı biçimde gerçekleşmesi için bellek yuvaları işlemcinin hemen yanında bulunur.

BELLEK BANKLARI VE BANK ŞEMALARI

Bellek, bilgisayar üzerinde genellikle "bellek bankları" biçiminde tasarlanır ve düzenlenir. Bir bellek bankı, bir lojik - mantıksal birim oluşturan, soket yada modül grubuna verilen addır. Bu nedenle fiziksel olarak bellek sıraları üzerine yerleştirlmiş olan bellek soketleri bir bankın parçası olabileceği gibi farklı banklarada bölünmüş olabilir. Bir çok bilgisayar sistemi iki yada daha fazla banka bölünmüş durumdadır. Bu banklar bank A, bank B vb... biçimde adlandırılır. Ve her sistemin kendine göre belirlenmiş bank şeması yerleşim biçimleri vardır. Örneğin bazı sistemlerde bir bank üzerindeki tüm soketlere aynı kapasitedeki modüllerin takılması gerekir. Bazı bilgisayarlarda birinci bank'a en yüksek kapasitedeki modülün takılması gerekir. Eğer bu tür kurallara uyulmadan bellek yerleşimi yapılırsa bilgisayar açılmaz yada sistem takılan modülleri doğru olarak tanımaz.

Sisteminiz için en uygun bellek konfigürasyonunu anakartınızın kullanım kılavuzunda bulabilirsiniz. Yada bellek konfigüratörü adı verilen, birçok bellek üreticisinin yazılı olarak yada internet aracılığıyla ulaşabileceğiniz dokümanları kullanarak bellek modüllerinizi en doğru biçimde bilgisayarınıza takabilirsiniz. Bellek konfigüratörleri yadımıyla bilgisayarınız takabileceğiniz bellek modüllerinin tüm özelliklerini öğrenebilir ve size en uygun bellek konfigürasyonunu seçebilirsiniz.

BELLEK NASIL ÇALIŞIR

Daha önce, belleğin veriyi nasıl taşıdığından ve işlemci ile birlikte nasıl çalıştığından bahsetmiştik. Şimdi bu süreci biraz daha detaylı olarak inceleyeceğiz.

BELLEK İŞLEMCİ ile BİRLİKTE NASIL ÇALIŞIR?

Bir bilgisayarın ana bileşenleri.

İşlemci - CPU bilgisayarın beyni olarak kabul edilen kısmıdır. Tüm veri işleme işlemleri burada yapılır.

Yongaseti - Chipset işlemciyi destekler. İçerdiği çeşitli kontrolörler ile işlemci ve sistemdeki diğer bileşenler arasındaki veri alışverişinin nasıl yapılacağını belirler. Bazı sistemlerde birden fazla yonga seti bulunur.

Bellek kontrolörü - yonga setinin bir parçasıdır ve bu kontrolör bellek ile işlemci arasında bilgi akışını düzenler.

Veriyolu - Bus, bilgisayar içerisinde bulunan ve işlemci - CPU, bellek ve tüm input/output cihazların bağlı olduğu birbirine paralel çeşitli kablolardan oluşan yapıya verilen addır. Veriyolunun tasarımı yada veriyolu mimarisi - bus architecture, verinin anakart boyunca hangi hız da ve hangi miktarda veri akabileceğini belirtir. Sistem üzerinde çeşitli veriyolu tipleri bir arada bulunur bunun sebebi farklı bileşenler için farklı hızda veriyolu olmasının gerekmesidir. Bellek veriyolu - memory bus, bellek kontrolörü ile bilgisayarın bellek soketleri arasında çalışır. Yeni sistemlerde iki ayrı kısımdan oluşan bir bellek mimarisi kullanılır. Frontside bus (FSB) adı verilen kısım işlemci CPU ile ana bellek arasında ve backside bus (BSB) adı verilen kısım bellek kontrolörü ile L2 cache arasında çalışır.

BELLEK HIZI

İşlemci, bellek üzerindeki bir bilgiye ihtiyaç duyduğunda; bellek kontrolörü tarafından düzenlenen bir komut oluşturur. Bellek kontrolörü komutu belleğe gönderir ve işlemciye bilgininin ne zaman iletileceğini bildiren bir veri gönderir. İşlemci, bellek ve bellek kontrolörü arasında sürekli devem eden bu döngü, veriyolu hızı ve diğer faktörlerin yanısıra bellek hızına da bağlıdır.

Bellek hızı bazen Megahertz (MHz) olarak, bazen de nanosaniye(ns) ile ifade edilen erişim zamanı - access time ( verinin iletilmesi için gereken zaman) birimleriyle ölçülür. Ne şekilde ifade ediliyor olursa olsun, Megahertz yada nanosaniye, bellek hızı, belleğin kendisine iletilen komuta ne kadar hızlı yanıt verebildiğini gösterir.

ACCESS TIME - ERİŞİM ZAMANI (NANOSANİYE)

Erişim zamanı belleğin kendisinden istenen veri için gelen komuta yanıt verme süresidir. Bellek yongaları ve modüllerin erişim zamanları 50ns ile 80ns arasında değişmektedir. Erişim zamanı değerlerinde (bu değerler nanosaniye cinsindendir), düşük değerler yüksek hızları göstermektedir.

Aşağıdaki örnekte, bellek kontrolörünün bellekten veri istemesi ve belleğin bu isteğe yanı vermesi 70ns sürmekte. İşlemci veriyi ortalama olarak 125ns'de almakta. Sonuç olarak işlemcinin bir veri için istem yapması ile bu verinin işlemciye iletilmesi arasında geçen toplam süre - 70ns'lik bir bellek kullanıldığında - 195ns'dir. Bu süre içerisinde bellek kontrolörü bilgi akışını düzenlemekte ve gerekli veri işlemci ile bellek arasında veriyolu üzerinde iletilmektedir.

MEGAHERTZ (MHZ)

Synchronous DRAM teknolojisinin ilk kullanıldığı dönemlerde, bellek yongalarında kendilerini bilgisayarın sistem saati - system clock ile senkronize biçimde çalıştırma yetenekleri vardı. Bu da hızın, megahertz yada saniyedeki milyon devir cinsinden ölçülmesini kolaylaştırıyordu. Çünkü bu hız sistemin herhangi bir işlem yapmadığı durumlardaki hız ile aynıydı. Böylece farklı bileşenlerin hızlarını karşılaştırmak ve işlemlerini senkronize hale getirmek de oldukça kolay hale geliyordu. Hız konusunu daha iyi anlayabilmek için sistem saati - system clock kavramının anlaşılması gerekmektedir.

SYSTEM CLOCK - SİSTEM SAATİ

Bilgisayarın sistem saati anakart üzerinde bulunur. Bilgisayarın tüm bileşenlerine aynı ritimde sinyaller gönderir, tıpkı bir metronom gibi. Bu ritim aşağıda çizildiği gibi karesel olarak ifade edilebilecek dalgalar biçimindedir:

Gerçekte ise bu sinyaller osiloskop ile gözlendiğinde aşağıda çizildiği gibi görünmektedir:

Resimdeki her dalga bir saat devrini - clock cycle göstermektedir. Eğer bir sistem 100Mhz'de çalışıyorsa bunu anlamı saniyede 100 milyon saat devri yapıldığıdır. Bilgisayarda yapılan tüm işlemler saat devri ile ölçülür ve her işlemin belirli saat devirleri sürelerinde yapılmaktadır. Örneğin bir bellek istemi işlenirken; bellek kontrolörü işlemciye istenilen verinin altı saat devri içerisinde iletileceğini bildirir.

İşlemci yada diğer cihazlar; sistem saatinden daha hızlı yada daha yavaş çalışıyor olabilirler. Farklı hızlardaki bileşenlerin bir arada senkronize biçimde çalışması için bir çarpan yada bölen faktörü kullanılır. Örneğin 100MHz'lik sistem saati 400MHz'lik işlemci ile çalışıyorsa, her cihaz; bir saat devrinin işlemcide gerçekleşen dört saat devrine göre gerçekleştiğini kabul eder. Ve işlemlerini senkronize etmek için dört çarpan faktörünü kullanırlar.

Bir çok kişi işlemcinin hızının bilgisayarın hızı olduğunu kabul eder. Ama çoğu kez sistem veriyolu ve diğer bileşenler farklı hızlarda çalışır.

EN YÜKSEK PERFORMANSI ELDE ETMEK

Bilgisayar işlemcilerinin hızları son yıllarda büyük bir hızla artmıştır. İşlemci hızının artması elbette bilgisayarın performansı arttırmaktadır. Ancak işlemci bilgisayarın parçalarından yalnızca biridir ve çalışabilmek için diğer bileşenlere ihtiyaç duymaktadır. Çünkü işlemci tarafından işlenecek veri mutlaka bellek tarafında yazılmalı yada okunmalıdır. Sistem performansı; bilgilerin işlemci ve bellek arasındaki iletim hızına bağlıdır.

Bu yüzden hızlı bellek teknolojileri tüm sistem performansı etkilemektedir. Ancak artan bellek hızları çözümün sadece bir parçasıdır. İşlemci ile bellek arasındaki bilginin alışverişi sırasında geçen süre genellikle işlemcinin bu işlemi yapma süresinden daha uzundur. Bu bölümde anlattığımız teknoloji ve yöntemler bellek ile işlemci arasındaki bilgi alışverişini daha hızlı hale getirmek için tasarlanmışlardır.

ÖN BELLEK - CACHE MEMORY

Ön bellek - Cache memory, işlemcinin hemen yanında bulunan ve ana belleğe oranla çok düşük kapasiteye (genellikle 1MB'dan az) sahip olan bir yapıdır. Cache bellek işlemcinin sık kullandığı veri ve uygulamalara en hızlı biçimde ulaşmasını sağlamak üzere tasarlanmıştır. İşlemcinin ön belleğe erişmesi, ana belleğe erişmesine oranla çok kısa bir süredir. Eğer aranan bilgi ön bellekte yoksa işlemci ana belleğe başvurur. Yani önce ön belleğe bakmak çok kısa bir zaman alır. Bunu şöyle açıklayabiliriz, yiyecek bir şeyler almak için markete gitmeden önce buzdolabını kontrol edersiniz, eğer istediğiniz yiyecek dolapta varsa markete gitmezsiniz, yoksa bile olup olmadığını anlamak sizin bir anınızı alır.

Önbellek kullanımında tüm programlar,bilgiler ve veriler için geçerli olan temel prensip "80/20" kuralıdır. %20 oranındaki hemen kullanılan veri ve işlem zamanının %80'ini kullanır. (Bu %20'lik veri e-posta silmek yada göndermek için şifre girme, sabit diske dosya kaydetme yada klavyede hangi tuşları kullanmakta olduğunuz gibi bilgileri içermektedir. Bunun tersi olarak geri kalan %80'lik veri de işlem zamanının %20'sini kullanır. Ön bellek sayesinde, işlemci tekrar tekrar yaptığı işlemler için zaman kaybetmez.

ÖN BELLEK - CACHE MEMORY NASIL ÇALIŞIR

Ön bellek adeta işlemcinin "top 10" listesi gibi çalışır. Bellek kontrolörü işlemciden gelen istemleri önbelleğe kaydeder, işlemci her istemde bulunduğunda ön belleğe kaydedilir ve en fazla yapılan istem listenin en üstüne yerleşir buna "cache hit" adı verilir. Önbellek dolduğunda ve işlemciden yeni istem geldiğinde; sistem, uzun süredir kullanılmayan (listenin en altındaki) kaydı siler ve yeni istemi kaydeder. Böylece sürekli kullanılan işlemler daima önbellekte tutulur ve az kullanılan işlemler önbellekten silinir.

ÖN BELLEK SEVİYELERİ

Günümüzde birçok önbellek işlemci yongası üzerine yerleştirilmiş olarak satılmaktadır. Bunun yanı sıra önbellek, işlemci üzerinde, anakart üzerinde ve/veya anakart üzerinde işlemci yakınında bulunan, ön bellek modülünü barındıran ön bellek soketi halinde de bulunabilir. Ne şekilde yerleştirilmiş olursa olsun, ön bellek işlemciye yakınlığına göre farklı seviyeler ile adlandırılır. Örneğin, işlemciye en yakın ön bellek Level 1 (L1) Cache bir sonraki L2, sonraki L3 biçiminde adlandırılır. Bilgisayarlarda önbellekler dışında da, önbelleğe alma işlemi yapılır. Örneğin; sistem bazen, belleği sabit disk sürücüsü için bir ön bellek gibi kullanabilir. Ancak elbette bizim şu anda anlattığımız bu tür bir uygulama değil. Anlatmaya çalıştığımız "cache" teriminin bellek ve diğer depolama teknolojileri için de kullanılan bir terim olduğudur.

Şimdi şunu merak ediyor olabilirsiniz, önbellek madem bu kadar yararlı bir yapı neden bütün belleklerde kullanılmıyor. Bunun bir tek sebebi var, ön belleklerde SRAM bellek yongaları kullanılır, bu yongalar hem çok pahalıdırlar hem de belleklerde şu anda kullanılan DRAM'e kıyaslandığında aynı hacimde daha az veri depolayabilmektedir. Önbellek istemin performansını artırır ancak bu işlevi belli bir noktaya kadar sürdürebilir. Önbelleğin sisteme asıl faydası, sık yapılan işlemleri kaydetmektir. Daha yüksek kapasiteli önbellek, daha fazla veri depolayabilecektir; ancak sık kullanılan işlemlerin sayısı sınırlıdır. Yani belli bir seviyeden sonra önbelleğin geri kalan kapasitesi arada sırada kullanılan işlemleri depolamak için kullanılır. Bunun da sisteme ve kullanıcıya hiçbir faydası olmaz.