Bellek

Rastgele Erişim Belleği (RAM/ Random Access Memory) mikro işlemcili sistemlerde kullanılan bir tür veri depolama biçimidir. İşletim sistemi ve bilgisayar üzerindeki tüm bilgilerin ve işlemlerin geçici olarak depolandığı bir bellektir. Bellek içeriğini muhafaza etmek için sürekli bir elektrik akışına ihtiyaç duyar ve bilgisayar çalıştığı sürece içerisindeki bilgileri korur.

Bellek bilgisayarın merkezi işlem birimi (CPU) tarafından hızlı bir şekilde erişilebilen bir hafıza türüdür. İşletim sistemi ve çalışan uygulamalar bellek üzerinde depolanır ve bu hızlı erişim verilerin anında işlenmesini sağlar. Bellek ayrıca işletim sistemi ve çalışan uygulamaların geçici olarak saklandığı bir alan olarak işlev görür bu da bilgisayarın hızlı ve etkili bir şekilde verilere erişmesini sağlar.

Bellek sabit disk veya SSD gibi uzun süreli depolama cihazlarından farklıdır çünkü verilere çok daha hızlı erişim sağlar ancak bilgisayar kapatıldığında veya güç kesildiğinde verileri kaybeder. Bu nedenle bellek yalnızca geçici depolama için kullanılır ve bilgisayar yeniden başlatıldığında boşaltılır.

Bellek Türleri

Rastgele erişim belleği (RAM) zaman içinde çeşitli türlerde ve teknolojilerde geliştirilmiştir. Bu gelişmelerin temelinde dinamik rastgele erişim belleği (DRAM) ve statik rastgele erişim belleği (SRAM) olmak üzere iki ana tür bulunmaktadır.

DRAM (Dinamik Rastgele Erişim Belleği)

DRAM en yaygın kullanılan bellek türüdür. Her bir hücre bir kapasitör ve bu kapasitörü koruyan bir transistörden oluşur. Kapasitörler yüklerini sürekli olarak yenilemek zorunda oldukları için “dinamik” olarak adlandırılır. DRAM yüksek yoğunluk ve düşük maliyet sağlar, ancak erişim süreleri SRAM’a kıyasla daha uzundur.

SRAM (Statik Rastgele Erişim Belleği)

SRAM daha hızlı erişim süreleri ve daha düşük güç tüketimi sağlar. Her bir hücre bir kapasitör ve bir transistörden oluşur. Kapasitörlerin yenilenmesine gerek olmadığı için “statik” olarak adlandırılır. Ancak SRAM daha pahalıdır ve daha az yoğunluk sağlar bu nedenle genellikle önbellekler gibi performansı önemli olan alanlarda kullanılır.

Her DDR sürümü, hız, kapasite, güç tüketimi ve maliyet gibi farklı özellikler açısından birbirinden farklılık gösterir. Bilgisayarınızın hangi DDR sürümünü desteklediğini öğrenmek için bilgisayarınızın bellek yuvası türünü ve desteklediği en yüksek bellek hızını araştırmalısınız.

İlk nesli 2000 yılında çıkan 2,5 volt ile çalışan ve 3,2 GB/s’lik bant genişliği sunan DDR bugünkü belleklere kıyasla hayli yavaş kalıyor ancak SDR SDRAM’lerle kıyaslandığında muazzam bir performans sıçraması sunuyor. İkinci neslinde güç tüketimi azaltılan ve bant genişliği yükseltilen DDR, 1,8 voltla çalışıyor ve 8,5 GB/s’lik bant genişliğiyle geliyor. 2007 yılında teknoloji tutkunlarıyla buluşan DDR3 ise çoğu kullanıcı tarafından hâlâ kullanılıyor. 1,3 ila 1,5 volt arasında güçle çalışıp 17 GB/s’lik bant genişliği sunabilen DDR3’ü 2014 yılında çıkan ve 2021 itibarıyla en güncel bellek sürümü olarak varlığını sürdüren DDR4 takip ediyor. 1,2 volt ile çalışan bant genişliği ise 25,6 GB/s’ye yükselen DDR4’ün halefi olarak DDR5 geliyor. DDR5 1,1 voltla çalışıp 32 GB/s’lik bant genişliği sağlayabilecek olan yeni nesil belleklerin kanal mimarileri değişirken tek modülde taşıyabilecekleri bellek yongalarının miktarı da büyük oranda artıyor.

DDR5, DDR4’e göre modül başına daha fazla bellek sunar. DDR4 modüllerinin maksimum kapasitesi 32GB iken, DDR5 modüllerinin kapasitesi 16GB’dan başlayıp 128GB’a kadar çıkabilir.

DDR5 ilk nesil DIMM’ler için 4.8 GT/s ve gelecekteki yükseltmeler için 8.4 GT/s’ye kadar olan daha yüksek bant genişliği sunar. Bu çok çekirdekli sistemlerde artan bellek bant genişliği talebini karşılayabilir. DDR5, DDR4’ün 1.2V’ine kıyasla daha düşük bir voltaj olan 1.1V’de çalışır. Bu güç tüketimini ve ısı üretimini azaltır.

2024 yılı itibarı ile DDR4 bellek, 1600 ila 3200 MHz arasında etkili hızlarda çalışırken, DDR5 bellek 7800 MHz’de sınırına ulaşmıştır.

DDR5 modülleri DRAM, kayıt ve SPD hub gibi bellek modülü bileşenlerinin gerektirdiği gücü düzenleyen entegre PMIC’ye (Power Management Integrated Circuits) sahiptir.

DDR bellek bilgisayarların kullandığı bir bellek türüdür ve bir clock döngüsünde iki kez veri okuma ve yazma işlemi gerçekleştirir. Bu nedenle “Double Data Rate” (çift veri hızı) olarak adlandırılır. DDR bellek sürümleri kullanılan teknolojinin gelişimine göre sıralanır ve her bir yeni sürüm genellikle öncekinden daha hızlı ve daha verimlidir.

Double Data Rate Synchronous Dynamic Random-Access Memory (Çift Veri Oranlı Senkronize Dinamik Rastgele Erişim Belleği) ifadesinin kısaltması olarak kullanılan DDR SDRAM önceleri kullanılan SDR (Tek Veri Oranlı) SDRAM’lere kıyasla iki kat hızlı işlem gerçekleştirebiliyor.

Belleklerin anakartla temas ettiği pinler ve çentik alanları da değişiklik gösteriyor. DDR3’ler 240 pinden, DDR4’ler ve DDR5’ler 288 pinden oluşuyor. Bellek modüllerinin çentik yerlerinin farklılık sergilemesi ilgili bellek birimlerinin yalnızca kendileriyle uyumlu anakartlara takılabilmesini mümkün kılıyor. Bunların yanı sıra önceden getirme (Prefetch), tek bir bellek modülünün GB cinsinden bulundurabileceği bellek yonga kapasitesi gibi unsurlar da DDR çözümleri arasındaki farklardan bazılarını teşkil ediyor.

Genelde bir cihazın yenisi çıktığında bazı parçaların soketleri de değiştirilir. Bilgisayarlardaki işlemci ve bellek soketleri bu hususa örnek olarak gösterilebilir. Tasarımın değişmesi genelde cihazın voltaj değerlerini de değiştirmektedir. Farklı voltajlarda çalışan parçaların yanlış sokete takılması nedeniyle oluşacak aksaklıkların önüne geçilmesi maksadı ile cihazların montajı için gerekli olan soketler değiştirilir.

Power Management Integrate Circuits (PMIC- Güç Yönetimi Entegre Devreleri)

DDR5 modüllerinde bellek modülünün çeşitli bileşenlerinin (DRAM, Kütük, SPD hub, vb.) gerektirdiği gücün düzenlenmesine yardımcı olan kart üzerinde PMIC yer alır. Sunucu sınıfı modüllerde PMIC, 12V kullanırken PC sınıfı modüllerde 5V kullanır. Bu durum daha önceki nesillere göre daha iyi güç dağılımı sağlar sinyal bütünlüğünü iyileştirir ve paraziti azaltır.

MHz nedir? Megahertz ’in kısaltmasıdır ve saniye başına milyon döngüyü ya da bir milyon hertzi (106 Hz) ifade etmektedir. Bu frekans ölçümü birimi Uluslararası Birim Sistemi’nden gelmektedir ve bilişimde verinin bileşenlerin içinde ve arasında hareket etme hızını göstermek için kullanılır.

MT/s nedir? Saniye başına mega (ya da milyon) transferin kısaltmasıdır ve bilişimde DDR SDRAM belleğin etkili veri hızı (hız) açısından daha doğru bir ölçüdür. MT/s, saniye başına mega transferin (ya da milyon transfer) kısaltmasıdır.

Daha yüksek başlangıç hızı performansı: DDDR5, DDR4’ün maksimum 3200 MT/s’sini aşarak 4800 MT/sn hızında piyasaya çıkıyor ve aktarım hızında %50’lik kayda değer bir artışa işaret ediyor. Daha gelişmiş bilgi işlem platformları ortaya çıktıkça DDR5 etkileyici 7200 MT/s’ye kadar ölçeklenerek planlı performans artışlarına hazırlanıyor. 1,1V’de çalışan DDR5, 1,2V’de çalışan DDR4’ün eşdeğer bileşenlerine kıyasla %20 daha az güç tüketir. Bu azalma yalnızca dizüstü bilgisayarlardaki pil ömrünü korumakla kalmıyor, aynı zamanda sürekli çalışan kurumsal sunucular için de önemli faydalar sağlıyor.

Bellek Seçiminde Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar

Bellek seçimi bilgisayar performansını etkileyen kritik bir süreçtir. Bu süreçte dikkate alınması gereken çeşitli faktörler bulunmaktadır.

1. Kapasite: Belleğin kapasitesi bilgisayarın aynı anda çalıştırabileceği program sayısını ve işleyebileceği veri miktarını belirler. Kullanıcının ihtiyaçlarına uygun bir kapasite seçilmelidir. Örneğin çoklu görevler yapan kullanıcılar veya oyun oynayanlar daha yüksek kapasiteli belleğe ihtiyaç duyabilirler.

2. Hız (Frekans): Belleğin hızı veriye erişim hızını belirler. Daha yüksek frekanslı bellek daha hızlı veri transferi sağlar ve genellikle daha yüksek performans sunar. Ancak belleğin hızı işlemcinin desteklediği maksimum hıza uygun olmalıdır. Aksi takdirde belleğin yüksek hızı tam olarak kullanılamaz.

3. Bellek Türü: DDR3, DDR4 ve DDR5 gibi farklı bellek türleri mevcuttur. DDR4 ve DDR5, genellikle daha yüksek hızlar ve daha düşük güç tüketimi sunar. Ancak bilgisayarın anakartıyla uyumlu olacak şekilde uygun bir bellek türü seçilmelidir.

4. Bellek Modülü Sayısı ve Kanal Konfigürasyonu: Bellek modülleri genellikle tek veya çift modül olarak satılır. Çift modül konfigürasyonu bellek kanallarını daha etkin bir şekilde kullanabilir ve performansı artırabilir. Bilgisayarın anakartının desteklediği bellek modülü sayısı ve kanal konfigürasyonu göz önünde bulundurulmalıdır.

5. Marka ve Kalite: Bellek markası ve kalitesi, uzun vadeli güvenilirlik ve performans açısından önemlidir. Tanınmış markaların ürünleri genellikle daha iyi destek ve güvenilirlik sağlar. Ayrıca bellek modüllerinin kalitesi, kararlılık ve uzun ömür için kritiktir.

6. Isı Dağılımı: Yüksek performanslı bellek kullanılıyorsa etkili bir ısı dağılımı sağlanmalıdır. Bellek modüllerinin üzerindeki ısı dağıtıcıları veya soğutucular sistemin ısınmasını önler ve stabiliteyi artırır.

7. Bütçe: Bellek seçimi yaparken bütçe de dikkate alınmalıdır. Daha yüksek kapasiteli veya hızlı bellek modülleri genellikle daha yüksek maliyetlidir. Ancak gereksinimlere uygun bir bellek seçmek için bütçeyle dengeli bir yaklaşım benimsenmelidir.

Dünya bir mezardır, içinde ölüler yatar.” Fuzuli Depolama Birimleri SSD ve Sabit Disk:

Sabit disk ve SSD bilgisayar sistemlerinde kullanılan kalıcı veri depolama alanlarıdır. Bu depolama birimleri işletim sistemi, programlar ve dosyalar gibi verilerin saklanmasını sağlarlar.

SSD (Katı Hal Sürücü) geleneksel sabit disk sürücülerine (HDD) alternatif olarak kullanılan bir depolama cihazıdır. SSD’ler verileri elektronik devreler ve hafıza hücreleri aracılığıyla depolarlar. Bu nedenle mekanik hareketli parçalara ihtiyaç duymazlar.

1. Hafıza Hücreleri: SSD’ler NAND veya NOR tipi flaş bellek hücreleri kullanır. Bu hücreler, elektrik yüklerini tutarak verileri depolarlar. NAND flaş bellek, genellikle SSD’lerde kullanılan bir tür hücre tipidir. Veriler elektriksel yük değişiklikleri ile bloklar halinde depolanır ve okuma/yazma işlemleri gerçekleştirilir.

2. Okuma İşlemi: Bilgisayarın işlemcisi veya diğer bileşenleri SSD’ye veri okuma talebinde bulunduğunda okuma işlemi gerçekleşir. Bu sırada SSD kontrol birimi belirli bir hücredeki elektrik yükünü ölçer ve bu yükler 1 ve 0 olarak temsil edilen verilere dönüştürülür.

3. Yazma İşlemi: Veri yazma işlemi veri okuma işlemine benzer bir şekilde gerçekleşir. Bilgisayarın işlemcisi veya diğer bileşenleri SSD’ye veri yazma talebinde bulunduğunda SSD kontrol birimi belirli bir hücreye belirli bir elektrik yükü uygular ve bu yük hücredeki veriyi depolar.

4. Hücre Seviyesi ve Blok Seviyesi Yazma: SSD’lerde genellikle “hücre seviyesi” ve “blok seviyesi” yazma kavramları bulunur. Hücre seviyesi yazma belirli bir hücre içindeki veriyi güncellemek anlamına gelir. Ancak SSD’ler genellikle hücreleri belirli bir blok içinde gruplar. Bir veri güncellendiğinde blok seviyesi yazma gerçekleşir ve güncellenen blok yeni bir blokla değiştirilir.

5. Hücre Dayanıklılığı ve Wear Leveling: SSD’lerin bellek hücreleri sınırlı sayıda yazma işlemine dayanabilir. Bu nedenle SSD’lerde “wear leveling” adı verilen bir teknik kullanılır. Bu teknik hücreler arasında yazma işlemlerini eşit bir şekilde dağıtarak bellek hücrelerinin dayanıklılığını artırır.

6. Trim ve Çöp Toplama (Garbage Collection): Trim kullanılmayan veya silinmiş verileri işaretleyen bir özelliktir. Bu SSD’nin daha hızlı çalışmasını sağlar çünkü boş alanlar hızlı bir şekilde kullanılabilir hale gelir. Çöp toplama (garbage collection) kullanılmayan blokları temizleyerek boş alan oluşturur ve yazma işlemleri için hazır hale getirir.

SSD ve HDD Arasındaki Farklılıklar: Teknolojik Evrim ve Performans Analizi

Veri depolama teknolojileri bilgisayar sistemlerinin performansını ve verimliliğini doğrudan etkileyen kritik bileşenlerdir. Geleneksel olarak kullanılan Hard Disk Drive (HDD) teknolojisi son yıllarda yerini giderek daha hızlı ve verimli olan Solid State Drive (SSD) teknolojisine bırakmaktadır.

1. Teknolojik Tarihçe ve Çalışma Prensipleri

• Hard Disk Drive (HDD): HDD’ler 1956 yılında IBM tarafından tanıtılmış ve o zamandan beri depolama teknolojisinin temel taşlarından biri olmuştur. HDD’ler manyetik diskler üzerinde veri depolayan mekanik cihazlardır. Bir veya daha fazla dönen plaka ve bu plakaların üzerinde hareket eden okuma/yazma kafalarından oluşur. Veriler manyetik alanlar kullanılarak plakalara yazılır ve okunur.
• Solid State Drive (SSD): SSD’ler 1990’ların sonlarında ticari olarak kullanılabilir hale gelmiş ve 2000’li yılların başında yaygınlaşmıştır. SSD’ler veri depolamak için NAND flash bellek yongalarını kullanır. Mekanik parçaları yoktur ve veriler elektriksel olarak saklanır ve okunur. Bu yapı SSD’leri daha hızlı ve dayanıklı kılar.

2. Performans Karşılaştırması

• Veri Okuma/Yazma Hızları: SSD’ler HDD’lere kıyasla çok daha yüksek okuma ve yazma hızlarına sahiptir. Bu hız farkı SSD’lerin işletim sisteminin daha hızlı açılmasını, programların daha çabuk yüklenmesini ve genel olarak daha iyi bir kullanıcı deneyimi sunmasını sağlar. Örneğin bir SSD tipik olarak 500 MB/s ile 5000 MB/s arasında veri okuma/yazma hızlarına ulaşabilirken bir HDD’nin hızı genellikle 50 MB/s ile 150 MB/s arasındadır.
• Gecikme Süresi: SSD’ler mekanik parça içermedikleri için veri erişiminde gecikme süresi çok düşüktür. Bu özellikle veri tabanı işlemleri ve oyun gibi hızlı veri erişimi gerektiren uygulamalarda belirgin bir performans artışı sağlar.

3. Dayanıklılık ve Güvenilirlik

• Mekanik Aksam: HDD’ler mekanik bileşenler içerdiğinden düşme veya sarsıntı gibi fiziksel darbelere karşı daha hassastır. SSD’ler ise hareketli parça içermediklerinden bu tür hasarlara karşı daha dayanıklıdır.
• Veri Yazma Döngüleri: SSD’lerin bir diğer sınırlaması her hücreye belirli sayıda yazma işlemi yapılabilmesidir. Ancak modern SSD’ler aşınma dengeleme ve hata düzeltme teknolojileri sayesinde uzun ömürlü olacak şekilde tasarlanmıştır. HDD’ler ise manyetik plakaların zamanla bozulması nedeniyle veri kaybı riski taşır.

4. Enerji Tüketimi ve Isı Üretimi

SSD’ler HDD’lere kıyasla daha az enerji tüketir ve daha az ısı üretir. Bu özellik özellikle dizüstü bilgisayarlar ve veri merkezleri gibi enerji verimliliğinin önemli olduğu ortamlarda avantaj sağlar.

5. Maliyet Analizi

Genel olarak SSD’ler gigabayt başına maliyet açısından HDD’lerden daha pahalıdır. Ancak SSD fiyatları düşmeye devam etmekte ve performans avantajları göz önüne alındığında uzun vadeli maliyet etkinliği sağlamaktadır.

6. Veri Güvenliği

HDD’ler, dış darbelerden korunmaları durumunda uzun ömürlü ve güvenilir veri depolama çözümleri olarak bilinmektedir. Bu tür depolama aygıtlarında meydana gelen arızalar, SSD’lere kıyasla veri kurtarma işlemlerinin daha kolay gerçekleştirilmesine olanak tanır. Öte yandan, SSD diskler genellikle entegre devrelerinin yanması sonucu arızalanmaktadır. Bu tür arızalar sonucunda verilerin kurtarılması çoğunlukla mümkün olamamaktadır.

SSD diskler yüksek performans sunmalarına rağmen, veri güvenliği konusunda daha hassas bir yaklaşım gerektirmektedir. Bu bağlamda, SSD disklerde depolanan önemli verilerin düzenli olarak yedeklenmesi hayati öneme sahiptir. SSD’lerin sunduğu performans avantajları göz önüne alındığında, veri kaybı riskine karşı proaktif önlemler alınması, veri güvenliğini sağlamak adına kritik bir gereklilik olarak değerlendirilmektedir. SSD’ler ve HDD’ler farklı ihtiyaç ve bütçelere hitap eden iki temel depolama teknolojisidir. SSD’ler yüksek performans, dayanıklılık ve enerji verimliliği sunarken, HDD’ler daha büyük depolama kapasitelerini daha düşük maliyetle sağlar. Kullanıcıların ve işletmelerin kullanım senaryolarına ve bütçelerine göre bu iki teknoloji arasında seçim yapmaları gerekmektedir. Genel olarak performans ve dayanıklılığın ön planda olduğu uygulamalarda SSD’ler yüksek kapasiteli ve maliyet etkin depolama gerektiren durumlarda ise HDD’ler tercih edilmelidir.