Kritik Parça: RAM Nasıl Çalışır?

Birçok açıdan hafızamız aslında bizi biz yapar, geçmişimizi hatırlamamıza, öğrenmemize, yeteneklerimizi sürdürmemize ve geleceğimizi planlamamıza yardımcı olur. Hafıza insan için önemli merkezdir. Birçok şeyi orada depolarız, hatırlamak için oraya başvururuz.

Bilgisayarlarda da durum aslında bizden pek de farklı değildir. Bilgisayar belleği neredeyse aynı roldedir. iki saatlik film olsun ya da iki kelimelik bir yazı dosyası veya açılış komutları..

RAM Nasıl Çalışır?

Bilgisayar belleği olarak nitelendirdiğimiz RAM üzerinde (Random Access Memory) her şey bitler veya ikili sayılar (Binary digit) denilen temel formu alır. Her biri, iki olası durum olan 0 ve 1 değerleri arasında değişebilen bellek hücrelerinde saklanırlar. Yıllardır en temel ve basit mantığı böyle bilinir.

Dosyalar ve programlar bu bitlerin milyonlarcasından oluşurlar ve hepsi bilgisayarda beyin görevi gören merkezi işlem ünitesi CPU’da işlenir. İşlenmesi gereken bit sayısı üssel olarak büyüdükçe bilgisayar tasarımcıları boyut, maliyet ve hız arasındaki mücadeleyle karşılaşırlar.

Bizim gibi, bilgisayarlarda anlık işlemler için kısa ömürlü belleğe, sürekli saklama için ise uzun ömürlü belleğe sahiptirler. Bir program çalıştırdığınızda komutları gerçekleştirmek için işletim sisteminiz kısa ömürlü bellek içerisinde alan tahsis eder.

Örneğin; kelime işlemcisinde bir tuşa bastığınızda CPU, verinin bitlerini okumak için bu yerlerden birine erişir.

Değiştirebilir veya yenisini oluşturabilir. Geçen süre, belleğin gecikme süresi olarak bilinir ve buna CL (Column Address Strobe Latency) denilir. Türkçe’ye çevirdiğimizde Sütun Adresi Strobe Gecikmesi olarak söyleyebiliriz. CL değeri bir RAM’de ne kadar yüksekse, o kadar fazla iletişim kurmada gecikme yaşar. O yüzden RAM seçerken CL değeri en düşükleri tercih ederiz.

Ayrıca program komutlarının hızlı ve aralıksız işlenmesi gerektiğinden kısa ömürlü bellekteki her yere herhangi bir sırada erişilebilir, dolayısıyla ismi (RAM) Rastgele Erişimli Bellek’tir.

En Çok Bildiğimiz RAM Türü: DRAM

En çok bilinen RAM türü dinamik RAM yani DRAM’dir. RAM ile ilgili daha ayrıntılı bilgi almak isterseniz önceki yazımda Ram’i detaylı anlatmıştım. 🙂

Bellekte, her bellek hücresi elektriksel yük barındıran; yüksüzken 0, yüklü iken 1 olan, küçük bir transistör ve kapasitörden oluşur.

Bu tür belleklere dinamik denir. Çünkü tekrardan veri tutmak için periyodik yüklenme gerektirdiğinden kısa bir süre yüklü kalırlar. 100 nanosaniye gibi düşük bir gecikme bile modern CPU’lar için oldukça fazladır.

Bu yüzden ayrıca statik RAM’den yapılan küçük, yüksek hızlı dahili önbellek vardır. Genellikle yenilemeye gerek duymayan 6 adet kilitlemeli transistörden oluşur. Günümüz DDR5 RAM modüllerinde bu sayı çok daha fazladır.

Bir de SRAM Var..

SRAM bilgisayardaki en hızlı aynı zamanda en pahalı bellektir ve DRAM’den 3 kat daha fazla yer kaplar. Ancak RAM ve önbellek güç kaynağı açık olduğu sürece veri tutabilir.

Cihaz kapatıldığında verilerin kaybolmaması için veriler, üç ana türü olan uzun süreli saklama aygıtlarına transfer edilmelidir. En ucuzu olan manyetik bellekte veriler, manyetik film ile kaplanmış dönen bir diskte manyetik olarak saklanır.

Veri, sıralı olduğundan okunabilmesi içi diskin dönmesi gerekir ve bu tarz sürücülerde gecikme DRAM’den 100.00 kez daha yavaştır. Öte yandan DVD ve Blu-ray gibi optik tabanlı depolayıcılarda döner diskler kullanır ancak yansıtıcı kaplamaya sahiptirler.

Bitler, lazer tarafından okunabilen siyah ve beyaz noktalar olarak kodlanmıştır. Optik depolama ortamları ucuz ve taşınabilirken, manyetik belleklere göre daha yavaş ve daha düşük kapasiteye sahiptirler.

Son olarak, en yeni ve en hızlı uzun ömürlü bellek türü katı hal sürücüleri (SSD) flash bellek gibidir. Hareketli parçaları yoktur. Onun yerine özel olarak tasarlanan iç yapısında elektrik yüklerini yakalayarak veya kaldırarak bitleri depolayan kayan geçit transistörleri kullanırlar.

Peki Bu Milyarlarca Bit Ne Kadar Güvenilirdir?

Bilgisayar belleğinin değişmez ve daimi olduğunu düşünürüz ancak oldukça kolay bozulan parçalardır. Cihazın ve ortamının oluşturduğu ısı, zamanla sabit diski manyetiksizleştirir ve optik cihazdaki rengi bozar ve kayan geçitlerde güç sızıntısına sebep olur.

SSD’lerin ek bir zaafı vardır. Kayan geçit transistörleri, defaatle yazmakla aşınır, zamanla kullanışsızlaşır. O yüzden SSD seçerken de TBW (Terabytes Written) veya MTFB (Mean Time Between Failures) yani üreticinin vaat ettiği ömrü hayatı boyunca kullanabileceği değerlerini baz alırız. Bu değer ne kadar yüksekse, o kadar uzun süre kullanıma işaret eder.

Veri saklanmış çoğu depolama araçları on yıldan daha az ömre sahiptir, bilim insanları malzemelerin fiziksel özelliklerinden kuantum seviyesine kadar yararlanmaya çalışıyorlar.

Bellek aygıtlarını daha hızlı, küçük, ve daha dayanıklı yapabilmek için neredeyse her gün yeni bir parça çıkarılıyor.

Şu an için ölümsüzlük insanlar için muhal olsa da bilgisayar parçaları içinde durum aynı diyebiliriz. 🙂