Ana Bellek

ANA BELLEK

       Ana Bellek, bilgisayarda bir programla ilgili bütün komut ve verilerin işlenmek üzere depo edildiği yerdir.

 Şekil 2.12. Ana Bellek Birimleri

 

Şekil 2.13. Ana Bellek Birimleriyle Mikroişlemci arasındaki Sistem Yolları

 

RAM (Random Access Memory)

 

       Programların ve verilerin geçici olarak depolandıkları yerdir. MİB’ de işlemler yapılırken ana bellekte saklanan veriler kullanılır ve işlenen veriler RAM bellekte tutulur. Sistem kapandığında ana bellekteki bilgiler silinir.

 Şekil 2.14. RAM Bellek Biriminin Çalışma Mantığı

 

RAM Bellek Çeşitleri:

       DRAM (dynamic RAM) ve SRAM (static RAM) olarak ikiye ayırabiliriz.  

Dinamik RAM:

       Dinamik RAM' ler kondansatör mantığıyla çalışır. Sürekli olarak saat (clock) sinyali ile bilginin tutulması gerekir, yoksa bilgi kaybolur. Yenileme (refresh) devresine ihtiyacı vardır. Static RAM' e göre daha yavaştır. Ucuzdur, kapasitesi çok büyük, hacmi ise küçüktür. Sistemin ana belleğini oluşturmak için kullanılır. Dinamik RAM çeşitleri;

       - FPM (Fast Page Mode): EDO RAM'ler üretilmeden önce kullanılan ram' lerdir. 2,4,8,16 veya 32MB SIMM modüllerinde bulunur.

       - ECC (Error Correcting Code): Hata düzeltici ram' lerdir. Genellikle "server" bilgisayarlarda kullanılırlar.

       - EDORAM (Extended Data Output): FPM' in geliştirilmişidir. Veriler daha hızlı okunur. Veri yolu hızından bağımsız çalışır.  

       - SDRAM (Synchronous Dynamic RAM): 8-12ns' lik erişim süresine sahiptir. 66MHz' de EDO Ram' lere göre %5' lik daha fazla performansa sahiptir. 100MHz' de bu yüzde daha da artmaktadır. Veri yoluyla aynı hızda çalışmaktadır. 66MHz,  100MHz ve 133MHz olarak belirtilen tipleri vardır. MHz değeri, SDRAM' in çalışabileceği yüksek veri yolu hızını gösterir.   

Static RAM:                       

       Static RAM' ler ise transistörler gibi on/off mantığıyla çalışır. Şarja ve yenilemeye gerek yoktur. Bilgi okuma / yazma hızlıdır. Dinamik RAM' lere göre daha pahalı ve hacmi büyüktür. Bilgisayarlarda önbellek olarak kullanılır.

 

       RAM Modülleri:

SIMM (Single Inline Memory Modules): 1, 2, 4MB gibi düşük kapasiteli RAM' lerdir. 8 bitlik olanları ana karta 30 pinlik konnektörlerle bağlanır. 32 bitlikler 72, 64 bitlikler ise 168 pinlik konnektörle bağlanmaktadır.     

 

30ram.jpg (11013 bytes)

Şekil 2.15. SIMM Bellek Modülü

 

 
DIMM (Dual Inline Memory Module): 168 bitlik konnektörlere sahiplerdir. 6, 8, 10, 12ns' lik hıza sahip 8, 16, 32, 64, 128, 256MB olarak kullanılabilir. Aşağıda 64MB' lık DIMM modülü görülmektedir.  

 

sdram-big256_sm.jpg (6445 bytes)

Şekil 2.16. DIMM Bellek Modülü

 

simmdimm.bmp (86550 bytes)

Şekil 2.17. DIMM ve SIMM Bellek Yuvaları

 

Rambus RDRAM  

       CPU' lar son 10 yılda 299 kat hızlandığı halde, RAM performansları sadece 20 kat artış göstermiştir. Intel firmasının ürettiği Rambus RAM, RDRAM, nDRAM ya da RIMM (Rambus Inline Memory Modules) olarak da bilinmektedir. Bu yeni RAM modelini AMD de desteklemektedir.  

       RDRAM, DRAM' lere benzer bir şekilde üretilmiştir, fakat mimarisi tamamen farklıdır. RAMBUS modülleri. Isınmayı engellemek ve radyo sinyallerinden etkilenmesini azaltmak için 2.5  voltta çalışmaktadır. 16 bit genişliğinde ve 800 MHz'i desteklemektedir.

 

wpe4F.jpg (11767 bytes)

Şekil 2.18. RAMBUS modülü

 

ROM Bellek (Read Only Memory):

       Sadece okunabilen bellektir. Bilgisayarın temel sistem bilgilerini içerir. Bilgiler kalıcı olarak ROM yongasının içindedir, değiştirilemez. Veri aktarma hızı ve kapasiteleri RAM belleklere göre düşüktür. Bu sebeple bilgisayarın açılışı sırasında RAM üzerinde Shadow RAM adıyla bir alan oluşturulur ve ROM' daki bilgilerin bir kısmı bu bölgeye aktarılır. Bu bilgilere gerek duyulduğunda RAM bellek üzerinden alınır.

 Şekil 2.19. ROM Belleğin Çalışma Mantığı

 

       ROM Bellek Çeşitleri;

MPROM (Masceable Programmable Read Only Memory):

       Programlanması ROM' larla aynıdır. Özel bir programı maskelemek için kullanılır.

PROM (Programmable Read Only Memory):

       Özel bir devre ile programlanır. Bu işlem bir kere yapılır, daha sonra değiştirilemez.

EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory):

       PROM' a benzer. Üzerinde küçük bir pencere vardır. Bu pencerenin içinden güneş ışığı ya da ultraviyole ışınlar geçtiği zaman içindeki bilgiler silinir. Tekrar bilgi yüklenmek istendiğinde ise delik bantla yapıştırılıp, bir EPROM programlayıcıyla tekrar programlanabilir.

      

EEROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory):

       Devrede iken elektriksel yolla silinebilip değiştirilebilir. EPROM' dan farkı EEROM' un bir bölümünün silinebilmesidir.

               ÖNBELLEKLER  

onbellek.bmp (341682 bytes)

       Sistem üzerinde okuma/yazmanın hızlı olabilmesi için mikroişlemci ile ana bellek arasında tampon görevi yapan yüksek hızlı hafızadır.

Şekil 2.20. Önbelleklerin Kullanılma Amacı   

       CPU, ana bellekten bilgi okurken veya ana belleğe bilgi yazarken, bir süre beklemek zorunda kalır. Bekleme süresini azaltmak için ana bellekle CPU arasında "ikinci seviye ya da harici önbellek (L2)" denilen bellek birimleri konmuştur. Bu bellek birimleri, ana belleğe göre daha hızlı fakat az miktardadır. L2 bellek disk önbelleği gibi çalışarak, ana belleğe erişim gereğini azaltır. Ana kartın üzerine ya da işlemciye entegre edilir. L2 önbellek miktarı ne kadar çok olursa işlemcinin performansı o kadar artar.

       Merkezi işlemcinin içinde "birinci seviye ya da dahili önbellek (L1)" denilen daha az miktarda ve daha hızlı bir bellek alanı bulunur. L1 önbellek miktarı işlemcinin modeline bağlıdır.  

 

       Tablo 2.5. Mikroişlemcilerin Önbellek Miktarları

Mikroişlemci  

  Önbellek Miktarı 

80486DX ve DX2  

8 KB L1  

80486DX4  

16 KB L1  

Pentium

16 KB L1  

Pentium Pro   16 KB L1 + 256 KB L2
(bazılarında 512 KB L2)
 
Pentium MMX  

32 KB L1 

AMD K6 ve K6-2  

64 KB L1  

Pentium II ve III  

32 KB L1  

Celeron   32 KB L1 + 128 KB L2  

Pentium III Cumine 

32 KB L1 + 256 KB L2
AMD K6-3   64 KB L1 + 256 KB L2  
AMD K7 Athlon  

128 KB L1 

 

       CPU ana bellekte bulunan bilgiyi istediğinde, önce önbelleğe bakılır. Bu bilgi önbellekte varsa CPU' ya getirilir. Bilgi önbellekte bulunmuyorsa, bilgi ana bellekten önbelleğe blok halinde getirilir.

       Verilere ulaşmak için kullanılan genel 3 yöntem vardır:

       - Doğrudan Erişimli önbellek

       - Tam Birleşimli önbellek

       - Küme birleşimli önbellek  

 

DOĞRUDAN ERİŞİMLİ ÖNBELLEK

       Eşit uzunluktaki ardışık bellek birimleri olan satırlar şeklinde düzenlenmiştir. Bellekten yüklenen bloğun, hangi satıra saklanacağı, doğrudan-işlenmiş olan önbellekte sadece bellek adresi kullanılarak bloğun saklanacağı önbellek satırı belirlenir. Ana belleğe her erişim için sadece karşılaştırma yapılır. Blokların aynı önbellek satırına denk düşmesi halinde, her iki blok birbirini önbellekten atar.  

 

TAM BİRLEŞİMLİ ÖNBELLEK

       Bir bloğun herhangi bir satıra yerleştirebildiği tam birleşimli önbellektir. Bu durumda adres ikiye bölünür. Düşük bitler önbellek üzerindeki satırların uzaklıklarını, yüksek bitler ise karşılaştırma sırasındaki etiketi oluşturur.

       Bloklar ilk olarak boş satırlara yerleştirilirler. Önbellek dolduktan sonra ise, bloklardan bazıları LRU, FIFO gibi algoritmalarla yerleştirilir.  

 

KÜME BİRLEŞİMLİ ÖNBELLEK

       Satırlar kümelere bölünmüştür ve adresin ortadaki bitleri, bloğun yerleştirileceği kümeleri belirler.  

 

         BIOS (Basic Input/Output System)

       Temel giriş/çıkış sistemi anlamına gelmektedir. ROM türündeki bellek üzerinde kaydedilmiş bir programdır. Günümüzde üretilen ana kartların çoğunda Flash ROM üzerinde kayıtlıdır. Bilgisayar kapandığında içindeki bilgiler silinmez.  

       BIOS bilgisayara bağlı bulunan aygıtları belirlemek ve ilk kullanıma hazırlamak için denetler. Bilgisayarın açılışı sırasında DEL (ya da F10) tuşuna basıldığı zaman ekrana gelen BIOS Setup ekranından bilgisayarın çeşitli bilgileri ve ayarları değiştirilebilir.

bios.bmp (119078 bytes)

Şekil 2.21. BIOS Setup Ekranı