Bellek Türleri (RAM & ROM) ve Çalışma Prensipleri

Bilgisayarların ve diğer dijital cihazların temel yapı taşlarından biri belleklerdir. Bellekler, sistemlerin veri saklama ve işleme işlemlerini gerçekleştirmesini sağlar. Genel olarak bellekler RAM (Random Access Memory – Rastgele Erişimli Bellek) ve ROM (Read-Only Memory – Salt Okunur Bellek) olarak iki ana kategoriye ayrılır. Bu yazıda, RAM ve ROM’un türleri, çalışma prensipleri ve kullanım alanlarını detaylıca inceleyeceğiz.

Bellekler (Memory) Ne İçindir?

Bellek (memory), bilgisayar sistemlerinde verilerin geçici veya kalıcı olarak saklanması ve hızlı erişim için kullanılan donanım bileşenidir. Bellekler, işlemcinin çalışması için gerekli olan komutları ve verileri depolar. Bilgisayarlarda bellek kullanımı, işlemlerin hızını ve verimliliğini doğrudan etkiler.

Bellekler iki ana kategoriye ayrılır:

• RAM (Random Access Memory – Rastgele Erişimli Bellek)
• ROM (Read-Only Memory – Salt Okunur Bellek).

Bunlar kendi içlerinde çeşitlenirler.

1. RAM (Random Access Memory) – Rastgele Erişimli Bellek

RAM, bilgisayarın işlem yaparken aktif olarak kullandığı geçici depolama birimidir. İşlemci tarafından sıkça erişilen veriler RAM üzerine yazılır ve gerektiğinde buradan okunur. RAM’in temel özellikleri şunlardır:

• Geçicilik: RAM, sistem kapatıldığında içerisindeki verileri kaybeder. Bu nedenle kalıcı depolama birimi olarak kullanılamaz.
• Hızlı erişim: Sabit disklerden veya SSD’lerden çok daha hızlıdır, çünkü doğrudan işlemci ile etkileşim halindedir.
• Okuma ve yazma özelliği: RAM’e sürekli olarak veri yazılıp okunabilir.

1.1 Çalışma Prensiplerine Göre

A) Statik RAM (SRAM – Static Random Access Memory)

• Çok hızlıdır, çünkü verileri korumak için yenileme işlemi gerektirmez.
• Güç tüketimi daha yüksektir çünkü her bellek hücresinde daha fazla transistör bulunur.
• Daha pahalıdır çünkü üretimi daha karmaşıktır.
• Daha az yoğunluktadır (daha küçük kapasitelidir) çünkü daha fazla bileşen içerir.
• Genellikle işlemci önbelleğinde (Cache Memory – L1, L2) kullanılır.

Kullanım Alanları:

• CPU önbelleği (Cache Memory)
• Özel bellek gerektiren gömülü sistemler
• Router, Switch gibi ağ cihazlarında tampon bellek olarak

B) Dinamik RAM (DRAM – Dynamic Random Access Memory)

• Daha yavaş ama daha ucuzdur.
• Verilerin saklabilmesi için güç sürekli yenilenmelidir.
• Daha fazla veri saklayabilir (daha yüksek kapasitelidir).
• Daha az güç tüketir.
• Veri bütünlüğü denetimi için ECC (Error Correcting Code) teknolojisine sahiptirler.

Kullanım Alanları:

• Bilgisayarların ana belleği (RAM)
• Grafik kartlarının belleği (VRAM)
• Sunucu ve veri merkezleri
• Cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar

1.2 Yapılarına Göre

A) SIMM (Single In-line Memory Module – Tek Hatlı Bellek Modülü)

• Tek bir veri yolu hattına sahiptir, yani her iki tarafındaki bağlantılar aynı pinleri paylaşır.
• Genellikle 30-pin veya 72-pin bağlantı içerir.
• En fazla 16 veya 32-bit bant genişliğindedir.
• Bu modüller çift olarak kullanılmak zorundadır.
• Günümüzde pek kullanılmazlar.

Kullanım Alanları:

• 486 ve erken Pentium sistemlerinde kullanıldı.
• Eski nesil anakartlar için uygundu.

B) DIMM (Dual In-line Memory Module – Çift Hatlı Bellek Modülü)

• Çift veri yolu hattına sahiptir, her iki tarafındaki pinler farklı işlevlere sahiptir, bu da daha iyi performans sağlar.
• Bu sebeple 64 bit’lik veri bir anda kabul edilebilir
• 64 bit bant genişliğindedir.
• Genellikle 168-pin, 184-pin, 240-pin veya 288-pin bağlantıya sahiptir.
• Bu modüller tek olarak kullanılabilirler.
• Günümüzde en yaygın olarak kullanılandır. ⚠️

Kullanım Alanları:

• Modern masaüstü ve dizüstü bilgisayarlar
• Sunucular ve iş istasyonları
• Oyun sistemleri ve yüksek performanslı uygulamalar

C) RIMM (Rambus In-line Memory Module)

• 184-pin veya 232-pin bağlantıya sahiptir.
• 16 bit bant genişliğinde 800 MHz hızda veri iletebilir.
• Çok hızlıdırlar fakat pahalıdırlar.
• Bu yüzden yaygınlaşamamışlardır.

1.3 Çeşitlerine Göre

A) EDO RAM (Extended Data Out RAM)

• 30 yada 72 pinlidir.
• SIMM slotlarına takılırlar.
• 70 ns, 60 ns ve 50 ns hızlarındadırlar.
• Pentium II işlemcilere kadar yaygın kullanılmışlardır.

B) SDRAM (Synchronous Dynamic RAM – Senkronize Dinamik RAM)

• Sistemin veri yolu hızında çalışırlar.
• EDO’lara göre daha performanslıdırlar.
• DIMM slotlarına takılırlar.
• 64 bit bant genişliğindedirler.
• 66 Mhz, 100 Mhz ve 133 Mhz hızlarındadırlar. 8 10 ns civarında erişim hızları vardır.
• Anakart ve işlemci hızlarıyla aynı değerde seçilmelidirler.
• Günümüzde yaygın değildir.

C) DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic RAM – Çift Veri Hızlı Senkron Dinamik RAM)⚠️

• SDRAM’lerden iki kat daha hızlıdırlar.
• Saat vuruşları hem yükselen , hem alçalan noktada işlem yapar. (Double Pumping)
• DIMM slotlarına takılırlar.
• 64 bit bant genişliğindedirler.
• 400 Mhz hızındadırlar.
• 1,6 GB/s hızda aktarım yapabilirler.

D) RDRAM (Rambus DRAM)

• 16 bit bant genişliğine rağmen SDRAM’lere göre daha hızlıdırlar.
• Saat vuruşları hem yükselen , hem alçalan noktada işlem yapar.
• Bu yüzden 400 Mhz hızda olmalarına rağmen 800 Mhz’e ulaşabilirler.
• RIMM slotlarına takılırlar.
• Fiyatları yüksek olduğu için yaygınlaşamamışlardır.

E) DDR2 SDRAM (Double Data Rate 2 Synchronous Dynamic RAM)

• DDR SDRAM gibi 64 bit bant genişliğindedirler.
• DDR SDRAM gibi saat vuruşları hem yükselen , hem alçalan noktada işlem yapar.
• DDR’lara göre 2 kat daha fazla hızlara (800 Mhz) ulaşabilirler.
• 6,4 GB/s hızlarda aktarım yapabilirler.
• DIMM slotlarına takılırlar.
• DDR’lara göre daha az güç tüketirler. (DDR 2.5V, DDR2 1.8V)

F) DDR3 SDRAM (Double Data Rate 3 Synchronous Dynamic RAM)

• DDR2 SDRAM gibi 64 bit bant genişliğindedirler.
• DDR2 SDRAM gibi saat vuruşları hem yükselen , hem alçalan noktada işlem yapar.
• DDR2’lere göre 2 kat daha fazla hızlara (1600 Mhz) ulaşabilirler.
• 12,8 GB/s hızda veri aktarabilirler.
• DIMM slotlarına takılırlar.
• DDR2’lere göre daha az güç tüketirler. (DDR 2.5V DDR2 1.8V DDR3 1.5V harcar.)
• Düşük güç tüketimi nedeniyle mobil cihazlara daha uygundur.
• Çift ve dört çekirdekli işlemcilere daha uyumludur.

G) DDR4 SDRAM (Double Data Rate 4 Synchronous Dynamic RAM)

• Devrim niteliğinde değişikliler içerir. Samsung tarafından 2011 ’de duyuruldu.
• %40 daha fazla performans ve %50 daha az güç tüketimi sağlar.
• 3200 Mhz hıza ulaşabilirler. (DDR3 1600 Mhz)
• DDR3’lere göre daha az güç tüketirler. (DDR3 1.5V , DDR4 1.2V harcar.)
• Geriye dönük uyumlu değildir.

H) DDR5 SDRAM (Double Data Rate 5 Synchronous Dynamic RAM)

• Daha yüksek hız ve bant genişliği sağlar. (DDR4’ten en az 2 kat daha hızlıdır.)
• DDR4’lere göre daha az güç tüketirler. (DDR4 1.2V ile çalışırken, DDR5 sadece 1.1V tüketir.)
• DDR4 maksimum 128GB kapasite sunarken, DDR5 tek modülde 256GB’a kadar destek sunar.
• Çift 32-bit bağımsız bellek kanalları sayesinde çoklu görev performansı artar.
• On-die ECC (hata düzeltme kodu) ile veri bütünlüğü sağlanır.

DDR5 vs DDR4 Karşılaştırması (Detaylı)

2. ROM (Read-Only Memory – Salt Okunur Bellek)

ROM (Read-Only Memory), adından da anlaşılacağı gibi sadece okunabilen ve değiştirilemeyen bir bellek türüdür .Bilgisayar ve elektronik cihazlarda, sistemin çalışması için gereken kalıcı verileri saklamak amacıyla kullanılır. Elektrik kesildiğinde bile verileri kaybetmez. ROM’un temel özellikleri şunlardır:

• Kalıcı (Non-Volatile) Bellek: Güç kesildiğinde veriler kaybolmaz.
• Yalnızca Okunabilir: Üretici tarafından programlanmış verilere sahiptir.
• İşletim Sisteminin Başlatılması (Booting) için Kullanılır: BIOS/UEFI gibi sistem başlatma verileri burada saklanır.
• Fiziksel Olarak Dayanıklıdır: Disk gibi hareketli parçaları yoktur, elektronik devrelerden oluşur.
• Elektronik Cihazlarda Yaygın Kullanım: TV’ler, çamaşır makineleri, cep telefonları, hesap makineleri gibi birçok cihazda bulunur.

A) ROM (Read-Only Memory – Salt Okunur Bellek)

• Sadece okunabilirdir.
• Sadece üretim sırasında veri yazılır ve artık değiştirilemez.

B) PROM (Programmable ROM)

• Özel cihazlar ile kullanıcı tarafından sadece 1 kez veri yazılabilir.
• Boş bir şekilde gelir ve kullanıcı tarafından özel bir cihazla (ROM programlayıcı) programlanabilir.

C) EPROM (Erasable Programmable ROM)

• Kullanıcı tarafından birden fazla kez veri yazılabilir.
• Silinme işlemi ultraviyole ışınlar aracılığıyla yapılır.

D) EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM)

• Kullanıcı tarafından birden fazla kez veri yazılabilir
• Silinme işlemi elektrik aracılığıyla yapılır.

E) Flash ROM (Flash Memory)

• Bir çeşit EEPROM’dur. EEPROM’dan daha hızlıdır.
• Silinme işlemi elektrik aracılığıyla yapılır.
• Günümüzde Flash Dish olarak yaygın kullanılır.

Sonuç

RAM ve ROM, bilgisayar sistemlerinin temel bellek bileşenleridir. RAM, geçici ve hızlı erişimli bellek olarak işlemciye destek sağlarken, ROM, sistemin temel yazılımını saklamak için kullanılır. RAM’in DRAM ve SRAM gibi alt türleri bulunurken, ROM’un PROM, EPROM ve EEPROM gibi farklı versiyonları mevcuttur. Bellek türlerinin anlaşılması, bilgisayar performansını artırma ve donanım seçimi yaparken daha bilinçli kararlar alma açısından oldukça önemlidir.