Rastgele erişim belleği -Random-access memory
Bilgisayar belleği ve veri depolama türleri |
---|
Uçucu |
uçucu olmayan |
Rastgele erişimli bellek ( RAM ; / r æ m / ), herhangi bir sırada okunabilen ve değiştirilebilen, tipik olarak çalışma verilerini ve makine kodunu depolamak için kullanılan bir bilgisayar belleği biçimidir . Rastgele erişimli bir bellek aygıtı, diğer doğrudan erişimli veri depolama ortamlarının ( sabit diskler , CD- gibi) aksine, bellek içindeki verilerin fiziksel konumundan bağımsız olarak veri öğelerinin hemen hemen aynı sürede okunmasına veya yazılmasına olanak tanır. RW'ler , DVD-RW'ler ve daha eski manyetik bantlar ve tambur belleği ), medya dönüş hızları ve kol hareketi gibi mekanik sınırlamalar nedeniyle, veri öğelerini okumak ve yazmak için gereken süre, kayıt ortamındaki fiziksel konumlarına bağlı olarak önemli ölçüde değişir.
RAM , girişi okumak veya yazmak için veri hatlarını adresli belleğe bağlamak için çoğullama ve çoğullama çözme devresini içerir. Genellikle aynı adresten birden fazla bit depolama alanına erişilir ve RAM aygıtları genellikle birden çok veri hattına sahiptir ve bunlara "8-bit" veya "16-bit" vb. aygıtlar denir.
Günümüz teknolojisinde rastgele erişimli bellek, MOS (metal-oksit-yarı iletken) bellek hücreleri ile entegre devre (IC) yongaları şeklini alır . RAM normalde geçici bellek türleri ile ilişkilidir ( dinamik rastgele erişimli bellek (DRAM) modülleri gibi ), burada güç kesilirse depolanan bilgiler kaybolur, ancak kalıcı RAM de geliştirilmiştir. Okuma işlemleri için rastgele erişime izin veren, ancak yazma işlemlerine izin vermeyen veya üzerlerinde başka tür sınırlamalara sahip olan diğer kalıcı bellek türleri de vardır. Bunlar, çoğu ROM türünü ve NOR-Flash adlı bir flash bellek türünü içerir .
Uçucu rastgele erişimli yarı iletken belleğin iki ana türü , statik rastgele erişimli bellek (SRAM) ve dinamik rastgele erişimli bellektir (DRAM). Yarı iletken RAM'in ticari kullanımları, IBM'in System/360 Model 95 bilgisayarları için SP95 SRAM yongasını piyasaya sürdüğü ve Toshiba'nın , her ikisi de bipolar transistörlere dayalı olan Toscal BC-1411 elektronik hesaplayıcısı için DRAM bellek hücrelerini kullandığı 1965 yılına dayanmaktadır . MOS transistörlerine dayanan ticari MOS belleği 1960'ların sonlarında geliştirildi ve o zamandan beri tüm ticari yarı iletken belleklerin temeli oldu. İlk ticari DRAM IC yongası olan Intel 1103 Ekim 1970'de piyasaya sürüldü. Senkronize dinamik rastgele erişimli bellek (SDRAM) daha sonra 1992'de Samsung KM48SL2000 yongasıyla piyasaya çıktı.
Tarih
İlk bilgisayarlar , ana bellek işlevleri için röleler , mekanik sayaçlar veya gecikme hatları kullandı. Ultrasonik gecikme hatları, verileri yalnızca yazıldığı sıraya göre çoğaltabilen seri cihazlardı . Davul belleği nispeten düşük maliyetle genişletilebilir, ancak bellek öğelerinin verimli bir şekilde alınması, hızı optimize etmek için tamburun fiziksel düzeni hakkında bilgi gerektirir. Vakum tüplü triyotlardan ve daha sonra ayrık transistörlerden yapılan mandallar , yazmaçlar gibi daha küçük ve daha hızlı bellekler için kullanıldı. Bu tür kayıtlar nispeten büyüktü ve büyük miktarda veri için kullanılamayacak kadar maliyetliydi; genellikle sadece birkaç düzine veya birkaç yüz bitlik bu tür bellek sağlanabilir.
Rastgele erişimli belleğin ilk pratik biçimi 1947'de başlayan Williams tüpüydü. Verileri bir katot ışın tüpünün yüzeyinde elektrik yüklü noktalar olarak depoladı . CRT'nin elektron ışını tüp üzerindeki noktaları herhangi bir sırayla okuyup yazabildiğinden, bellek rastgele erişimdi. Williams tüpünün kapasitesi birkaç yüz ila bin bit arasındaydı, ancak tek tek vakum tüp mandallarını kullanmaktan çok daha küçük, daha hızlı ve daha fazla güç verimliydi. İngiltere'deki Manchester Üniversitesi'nde geliştirilen Williams tüpü, 21 Haziran 1948'de bir programı ilk kez başarıyla çalıştıran Manchester Baby bilgisayarında elektronik olarak depolanan ilk programın uygulandığı ortamı sağladı . Aslında Williams tüp belleğinden ziyade Bebek için tasarlanan Bebek, hafızanın güvenilirliğini göstermek için bir test yatağıydı .
Manyetik çekirdekli bellek 1947'de icat edildi ve 1970'lerin ortalarına kadar geliştirildi. Bir dizi manyetize halkaya dayanan yaygın bir rastgele erişimli bellek biçimi haline geldi. Her halkanın manyetizasyon hissini değiştirerek, veriler her halkada bir bit depolanacak şekilde saklanabilir. Her halka, onu seçmek ve okumak veya yazmak için bir adres teli kombinasyonuna sahip olduğundan, herhangi bir sıradaki herhangi bir bellek konumuna erişim mümkündü. Manyetik çekirdek bellek, 1970'lerin başlarında tümleşik devrelerde (IC'ler) katı hal MOS ( metal -oksit-silikon ) yarı iletken bellek tarafından değiştirilene kadar bilgisayar bellek sisteminin standart biçimiydi .
Tümleşik salt okunur bellek (ROM) devrelerinin geliştirilmesinden önce, kalıcı (veya salt okunur ) rastgele erişimli bellek genellikle adres kod çözücüler tarafından sürülen diyot matrisleri veya özel olarak sarılmış çekirdek halat bellek düzlemleri kullanılarak inşa edildi.
Yarı iletken bellek , 1960'larda bipolar transistörlerin kullanıldığı bipolar bellekle başladı . Performansı artırırken, manyetik çekirdekli belleğin daha düşük fiyatıyla rekabet edemedi.
MOS RAM
Mohamed M. Atalla ve Dawon Kahng tarafından 1959'da Bell Laboratuarlarında MOS transistörü olarak da bilinen MOSFET'in (metal-oksit-yarı iletken alan etkili transistör) icadı , metal-oksit-yarı iletkenin (MOS ) geliştirilmesine yol açtı. ) 1964 yılında Fairchild Semiconductor'da John Schmidt tarafından bellek . Daha yüksek performansa ek olarak, MOS yarı iletken belleği , manyetik çekirdek bellekten daha ucuzdu ve daha az güç tüketiyordu. 1968 yılında Fairchild'de Federico Faggin tarafından silikon kapılı MOS entegre devre (MOS IC) teknolojisinin geliştirilmesi , MOS bellek yongalarının üretilmesini sağladı . MOS bellek, 1970'lerin başında baskın bellek teknolojisi olarak manyetik çekirdek belleği geride bıraktı.
Entegre bir bipolar statik rastgele erişimli bellek (SRAM), 1963'te Fairchild Semiconductor'da Robert H. Norman tarafından icat edildi . Bunu 1964'te Fairchild'de John Schmidt tarafından MOS SRAM'ın geliştirilmesi izledi. SRAM, manyetik çekirdekli belleğe bir alternatif oldu. , ancak her veri biti için altı MOS transistörü gerekliydi . SRAM'ın ticari kullanımı 1965'te IBM'in System/360 Model 95 için SP95 bellek yongasını piyasaya sürmesiyle başladı .
Dinamik rasgele erişimli bellek (DRAM), 4 veya 6 transistörlü mandal devresinin her bellek biti için tek bir transistörle değiştirilmesine izin vererek, geçicilik pahasına bellek yoğunluğunu büyük ölçüde artırdı. Veriler, her transistörün küçük kapasitansında saklandı ve şarjın sızabilmesi için her birkaç milisaniyede bir periyodik olarak yenilenmesi gerekiyordu. Toshiba'nın 1965'te tanıtılan Toscal BC-1411 elektronik hesap makinesi , bir tür kapasitif bipolar DRAM kullandı ve germanyum bipolar transistörler ve kapasitörlerden oluşan ayrı bellek hücrelerinde 180 bit veri depoladı. İki kutuplu DRAM, manyetik çekirdekli bellek üzerinde gelişmiş performans sunsa da, o zamanlar baskın olan manyetik çekirdekli belleğin daha düşük fiyatıyla rekabet edemezdi.
MOS teknolojisi, modern DRAM'in temelidir. 1966'da IBM Thomas J. Watson Araştırma Merkezi'nde Dr. Robert H. Dennard MOS belleği üzerinde çalışıyordu. MOS teknolojisinin özelliklerini incelerken, kapasitörler oluşturabildiğini ve MOS kapasitöründe bir yük veya yüksüz depolamanın bir bitin 1 ve 0'ını temsil edebileceğini, MOS transistörünün ise yükün bilgisayara yazılmasını kontrol edebileceğini buldu. kapasitör. Bu, tek transistörlü bir DRAM bellek hücresi geliştirmesine yol açtı. 1967'de Dennard, MOS teknolojisine dayanan tek transistörlü bir DRAM bellek hücresi için IBM altında bir patent başvurusunda bulundu. İlk ticari DRAM IC yongası, 1 kbit kapasiteli 8 µm MOS işleminde üretilen ve 1970 yılında piyasaya sürülen Intel 1103 idi .
Senkronize dinamik rastgele erişimli bellek (SDRAM), Samsung Electronics tarafından geliştirilmiştir . İlk ticari SDRAM yongası, 16 Mbit kapasiteli Samsung KM48SL2000 idi . 1992'de Samsung tarafından tanıtıldı ve 1993'te seri üretildi. İlk ticari DDR SDRAM ( çift veri hızı SDRAM) bellek yongası, Samsung'un Haziran 1998'de piyasaya sürdüğü 64 Mbit DDR SDRAM yongasıydı. GDDR (grafik DDR), İlk olarak Samsung tarafından 1998'de 16 Mbit bellek yongası olarak piyasaya sürülen DDR SGRAM (senkron grafik RAM).
Türler
Modern RAM'in yaygın olarak kullanılan iki biçimi statik RAM (SRAM) ve dinamik RAM'dir (DRAM). SRAM'de , tipik olarak altı MOSFET (metal-oksit-yarı iletken alan etkili transistörler) kullanılarak altı transistörlü bellek hücresinin durumu kullanılarak bir miktar veri depolanır . Bu RAM biçiminin üretilmesi daha pahalıdır, ancak genellikle daha hızlıdır ve DRAM'den daha az dinamik güç gerektirir. Modern bilgisayarlarda, SRAM genellikle CPU için önbellek olarak kullanılır . DRAM , birlikte bir DRAM hücresi içeren bir transistör ve kapasitör çifti (tipik olarak sırasıyla bir MOSFET ve MOS kapasitör ) kullanarak bir miktar veri depolar . Kondansatör yüksek veya düşük bir yük tutar (sırasıyla 1 veya 0) ve transistör, çip üzerindeki kontrol devresinin kapasitörün şarj durumunu okumasını veya değiştirmesini sağlayan bir anahtar görevi görür. Bu bellek biçiminin üretilmesi statik RAM'den daha ucuz olduğundan, modern bilgisayarlarda kullanılan bilgisayar belleğinin baskın biçimidir.
Sistemden güç kesildiğinde durumları kaybolduğu veya sıfırlandığı için hem statik hem de dinamik RAM geçici olarak kabul edilir. Buna karşılık, salt okunur bellek (ROM), seçilen transistörleri kalıcı olarak etkinleştirerek veya devre dışı bırakarak, bellek değiştirilemeyecek şekilde verileri depolar. ROM'un yazılabilir varyantları ( EEPROM ve NOR flash gibi) hem ROM'un hem de RAM'in özelliklerini paylaşarak verilerin güç olmadan kalmasını ve özel ekipman gerektirmeden güncellenmesini sağlar. ECC belleği (SRAM veya DRAM olabilir), eşlik bitleri veya hata düzeltme kodları kullanarak depolanan verilerdeki rastgele hataları (bellek hataları) algılamak ve/veya düzeltmek için özel devre içerir .
Genel olarak, RAM terimi yalnızca katı hal bellek aygıtlarını (DRAM veya SRAM) ve daha özel olarak çoğu bilgisayardaki ana belleği ifade eder. Optik depolamada DVD-RAM terimi, CD-RW veya DVD-RW'den farklı olarak yeniden kullanılmadan önce silinmesi gerekmediğinden , biraz yanlış bir adlandırmadır. Bununla birlikte, bir DVD-RAM, biraz daha yavaşsa, bir sabit disk sürücüsü gibi davranır.
hafıza hücresi
Bellek hücresi, bilgisayar belleğinin temel yapı taşıdır . Bellek hücresi, bir bit ikili bilgi depolayan elektronik bir devredir ve bir mantık 1 (yüksek voltaj seviyesi) depolamak üzere ayarlanmalı ve bir mantık 0 (düşük voltaj seviyesi) depolamak için sıfırlanmalıdır. Değeri, set/reset işlemi tarafından değiştirilene kadar korunur/depolanır. Hafıza hücresindeki değere okunarak erişilebilir.
SRAM'de bellek hücresi , genellikle FET'ler kullanılarak uygulanan bir tür flip-flop devresidir . Bu, erişilmediğinde SRAM'ın çok düşük güç gerektirdiği, ancak pahalı olduğu ve düşük depolama yoğunluğuna sahip olduğu anlamına gelir.
İkinci bir tip olan DRAM, bir kapasitör etrafında kuruludur. Bu kapasitörün şarj edilmesi ve boşaltılması, hücrede "1" veya "0" depolayabilir. Ancak, bu kapasitördeki yük yavaş yavaş sızar ve periyodik olarak yenilenmesi gerekir. Bu yenileme işlemi nedeniyle, DRAM daha fazla güç kullanır, ancak SRAM'a kıyasla daha yüksek depolama yoğunlukları ve daha düşük birim maliyetleri elde edebilir.
adresleme
Kullanışlı olması için bellek hücrelerinin okunabilir ve yazılabilir olması gerekir. RAM cihazı içinde, bellek hücrelerini seçmek için çoğullama ve çoğullama çözme devresi kullanılır. Tipik olarak, bir RAM aygıtının bir dizi adres satırı A0... An vardır ve bu satırlara uygulanabilecek her bit kombinasyonu için bir dizi bellek hücresi etkinleştirilir. Bu adresleme nedeniyle, RAM aygıtları neredeyse her zaman ikinin gücü olan bir bellek kapasitesine sahiptir.
Genellikle birkaç bellek hücresi aynı adresi paylaşır. Örneğin, 4 bitlik 'geniş' bir RAM yongası, her adres için 4 bellek hücresine sahiptir. Genellikle belleğin genişliği ve mikroişlemcinin genişliği farklıdır, 32 bitlik bir mikroişlemci için sekiz adet 4 bitlik RAM yongası gerekir.
Genellikle bir cihaz tarafından sağlanabilecekten daha fazla adrese ihtiyaç duyulur. Bu durumda, erişilen doğru cihazı etkinleştirmek için cihaza harici çoklayıcılar kullanılır.
Bellek hiyerarşisi
RAM'deki veriler okunabilir ve üzerine yazılabilir. Birçok bilgisayar sistemi, işlemci kayıtları , on-die SRAM önbellekleri, harici önbellekler , DRAM , sayfalama sistemleri ve bir sabit sürücüdeki sanal bellek veya takas alanından oluşan bir bellek hiyerarşisine sahiptir . Bu bellek havuzunun tamamı, çeşitli alt sistemlerin çok farklı erişim sürelerine sahip olabilmesine ve RAM'deki rastgele erişim teriminin arkasındaki orijinal konsepti ihlal etmesine rağmen, birçok geliştirici tarafından "RAM" olarak adlandırılabilir . DRAM gibi bir hiyerarşi düzeyinde bile, bileşenlerin belirli satır, sütun, sıra, sıra , kanal veya araya ekleme organizasyonu, erişim süresini değişken kılar, ancak dönen depolama ortamına veya bir banda erişim süresinin değişken olduğu ölçüde olmasa da . Bir bellek hiyerarşisi kullanmanın genel amacı, tüm bellek sisteminin toplam maliyetini en aza indirirken mümkün olan en yüksek ortalama erişim performansını elde etmektir (genellikle bellek hiyerarşisi, hızlı CPU kayıtları en üstte ve yavaş sabit sürücü ile erişim süresini takip eder). altta).
Pek çok modern kişisel bilgisayarda, RAM, bellek modülleri veya DRAM modülleri adı verilen ve birkaç çubuk sakız boyutunda kolayca yükseltilebilen modüller biçiminde gelir . Bunlar, hasar görmeleri durumunda veya değişen ihtiyaçlar daha fazla depolama kapasitesi gerektirdiğinde hızla değiştirilebilir. Yukarıda önerildiği gibi, daha küçük miktarlarda RAM (çoğunlukla SRAM) , anakart üzerindeki CPU ve diğer IC'lerin yanı sıra sabit sürücülere, CD-ROM'lara ve bilgisayar sisteminin diğer bazı bölümlerine de entegre edilmiştir.
RAM'in diğer kullanımları
İşletim sistemi ve uygulamalar için geçici depolama ve çalışma alanı olarak hizmet etmenin yanı sıra, RAM birçok başka şekilde kullanılır.
Sanal bellek
Çoğu modern işletim sistemi, "sanal bellek" olarak bilinen RAM kapasitesini genişletme yöntemini kullanır. Bilgisayarın sabit sürücüsünün bir kısmı bir disk belleği dosyası veya bir karalama bölümü için ayrılır ve fiziksel RAM ile disk belleği dosyasının birleşimi sistemin toplam belleğini oluşturur. (Örneğin, bir bilgisayarda 2 GB (1024 3 B) RAM ve 1 GB sayfa dosyası varsa, işletim sisteminin kullanabileceği toplam 3 GB belleği vardır.) Sistemde fiziksel bellek azaldığında, " değiştirebilir " Yeni verilere yer açmak ve önceden değiştirilen bilgileri tekrar RAM'e okumak için RAM bölümlerini disk belleği dosyasına aktarın. Bu mekanizmanın aşırı kullanımı, sabit disklerin RAM'den çok daha yavaş olması nedeniyle, çökmeye neden olur ve genel olarak genel sistem performansını engeller.
RAM diski
Yazılım, bir bilgisayarın RAM'inin bir bölümünü "bölümleyebilir" ve bu, onun RAM disk adı verilen çok daha hızlı bir sabit sürücü gibi davranmasını sağlar . Bellek bir yedek pil kaynağına sahip olacak şekilde düzenlenmediği veya RAM diskindeki değişiklikler kalıcı bir diske yazılmadığı sürece, bilgisayar kapatıldığında bir RAM diski depolanan verileri kaybeder. RAM diski, RAM diski başlatıldığında fiziksel diskten yeniden yüklenir.
Gölge RAM'i
Bazen, nispeten yavaş bir ROM yongasının içeriği, daha kısa erişim sürelerine izin vermek için okuma/yazma belleğine kopyalanır. ROM yongası daha sonra, başlatılmış bellek konumları aynı adres bloğunda (genellikle yazmaya karşı korumalı) değiştirilirken devre dışı bırakılır. Bazen gölgeleme olarak adlandırılan bu işlem, hem bilgisayarlarda hem de gömülü sistemlerde oldukça yaygındır .
Yaygın bir örnek olarak, tipik kişisel bilgisayarlardaki BIOS'ta genellikle "gölge BIOS kullan" veya benzeri bir seçenek bulunur. Etkinleştirildiğinde, BIOS'un ROM'undan gelen verilere dayanan işlevler bunun yerine DRAM konumlarını kullanır (çoğu video kartı ROM'unun veya diğer ROM bölümlerinin gölgelenmesini de değiştirebilir). Sisteme bağlı olarak bu, performans artışına neden olmayabilir ve uyumsuzluklara neden olabilir. Örneğin, gölge RAM kullanılıyorsa , bazı donanımlara işletim sistemi erişemeyebilir. Bazı sistemlerde, doğrudan donanım erişimi lehine önyüklemeden sonra BIOS kullanılmadığı için fayda varsayımsal olabilir. Boş bellek, gölgeli ROM'ların boyutuyla azalır.
Son gelişmeler
Güç kapalıyken verileri koruyan birkaç yeni kalıcı RAM türü geliştirme aşamasındadır. Kullanılan teknolojiler, karbon nanotüpleri ve Tünel manyeto direncini kullanan yaklaşımları içerir . 1. nesil MRAM'ler arasında , 2003 yazında 0.18 µm teknolojisi ile 128 kbit ( 128 × 2 10 bayt ) bir yonga üretildi . 0.18 µm teknolojisi. Şu anda geliştirilmekte olan iki 2. nesil teknik var: Crocus Technology tarafından geliştirilmekte olan termal destekli anahtarlama (TAS) ve Crocus , Hynix , IBM ve diğer birkaç şirketin üzerinde çalıştığı spin-transfer torku (STT) . Nantero , 2004 yılında çalışan bir karbon nanotüp bellek prototipi 10 GB (10 × 2 30 bayt) dizisi oluşturdu. Bununla birlikte, bu teknolojilerin bazılarının sonunda DRAM, SRAM veya flash bellek teknolojisinden önemli bir pazar payı alıp alamayacağı henüz belli değil. .
2006 yılından bu yana, 256 gigabaytı aşan kapasitelere ve geleneksel disklerin çok ötesinde performansa sahip (flash belleğe dayalı) " katı hal sürücüleri " kullanılabilir hale geldi. Bu gelişme, geleneksel rasgele erişimli bellek ve "diskler" arasındaki tanımı bulanıklaştırmaya başladı ve performans farkını önemli ölçüde azalttı.
" EcoRAM " gibi bazı rasgele erişimli bellek türleri , düşük güç tüketiminin hızdan daha önemli olduğu sunucu çiftlikleri için özel olarak tasarlanmıştır .
hafıza duvarı
"Bellek duvarı", CPU yongası dışındaki CPU ve bellek arasındaki artan hız eşitsizliğidir. Bu farklılığın önemli bir nedeni, bant genişliği duvarı olarak da adlandırılan çip sınırlarının ötesinde sınırlı iletişim bant genişliğidir . 1986'dan 2000'e kadar CPU hızı yıllık %55 oranında artarken, bellek hızı yalnızca %10 oranında arttı. Bu eğilimler göz önüne alındığında, bellek gecikmesinin bilgisayar performansında ezici bir darboğaz haline gelmesi bekleniyordu.
CPU hızı iyileştirmeleri, kısmen büyük fiziksel engeller nedeniyle ve kısmen de mevcut CPU tasarımları bir anlamda zaten bellek duvarına çarptığı için önemli ölçüde yavaşladı. Intel bu nedenleri bir 2005 belgesinde özetledi.
Her şeyden önce, çip geometrileri küçüldükçe ve saat frekansları yükseldikçe, transistör kaçak akımı artar, bu da aşırı güç tüketimine ve ısıya yol açar... artan saat frekanslarına ayak uyduramadı. Üçüncüsü, belirli uygulamalar için, işlemciler daha hızlı hale geldikçe ( Von Neumann darboğazından dolayı ) geleneksel seri mimariler daha az verimli hale geliyor ve frekans artışlarının aksi takdirde satın alabileceği kazanımları daha da azaltıyor. Ek olarak, kısmen katı hal aygıtlarında endüktans üretme araçlarındaki sınırlamalar nedeniyle, özellik boyutları küçüldükçe sinyal iletimindeki direnç-kapasitans (RC) gecikmeleri büyüyor ve frekans artışlarının ele almadığı ek bir darboğaz yaratıyor.
Sinyal iletimindeki RC gecikmeleri, 2000 ile 2014 yılları arasında maksimum yıllık ortalama %12,5 CPU performans artışı öngören "IPC'ye Karşı Saat Hızı: Konvansiyonel Mikromimariler için Yolun Sonu"nda da belirtilmiştir.
Farklı bir kavram, 2B çipte birbirinden daha uzak olan mantık ve bellek yönleri arasındaki mesafeyi azaltan 3B tümleşik devreler tarafından ele alınabilen işlemci-bellek performans boşluğudur . Bellek alt sistemi tasarımı, zamanla genişleyen boşluğa odaklanmayı gerektirir. Boşluğu kapatmanın ana yöntemi, önbelleklerin kullanılmasıdır ; işlemcinin yakınında en son işlemleri ve talimatları barındıran küçük miktarlarda yüksek hızlı bellek, sık sık çağrıldıkları durumlarda bu işlemlerin veya talimatların yürütülmesini hızlandırır. Genişleyen boşlukla başa çıkmak için birden çok önbelleğe alma düzeyi geliştirilmiştir ve yüksek hızlı modern bilgisayarların performansı, gelişen önbelleğe alma tekniklerine dayanmaktadır. İşlemci hızındaki artış ile ana bellek erişiminin gecikme hızı arasında %53'e varan fark olabilir.
Katı hal sabit sürücülerin hızı 2012'de SATA3 aracılığıyla ~400 Mbit/s'den 2018'de NVMe / PCIe aracılığıyla ~3 GB/s'ye kadar artarak , RAM ve sabit disk hızları arasındaki farkı kapatmaya devam etti. 25 GB/sn kapasiteli tek şeritli DDR4 3200 ve daha da hızlı modern GDDR ile çok daha hızlı olun. Hızlı, ucuz, uçucu olmayan katı hal sürücüleri, sunucu çiftliklerinde anında kullanılabilirlik için belirli verileri tutmak gibi daha önce RAM tarafından gerçekleştirilen bazı işlevlerin yerini almıştır - 1 terabayt SSD depolama alanı 200 ABD Doları karşılığında satın alınabilirken 1 TB RAM binlerce dolara mal olabilir. dolar.
Zaman çizelgesi
SRAM
giriş tarihi | çip adı | Kapasite ( bit ) | Erişim zamanı | SRAM tipi | Üretici(ler) | İşlem | MOSFET | Referans |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Mart 1963 | - | 1 bit | ? | Bipolar ( hücre ) | peri çocuğu | - | - | |
1965 | ? | 8 bit | ? | bipolar | IBM | ? | - | |
SP95 | 16 bit | ? | bipolar | IBM | ? | - | ||
? | 64 bit | ? | MOSFET | peri çocuğu | ? | PMOS | ||
1966 | TMC3162 | 16 bit | ? | Bipolar ( TTL ) | Transitron | ? | - | |
? | ? | ? | MOSFET | NEC | ? | ? | ||
1968 | ? | 64 bit | ? | MOSFET | peri çocuğu | ? | PMOS | |
144 bit | ? | MOSFET | NEC | ? | NMOS | |||
512 bit | ? | MOSFET | IBM | ? | NMOS | |||
1969 | ? | 128 bit | ? | bipolar | IBM | ? | - | |
1101 | 256-bit | 850 ns | MOSFET | Intel | 12.000 nm | PMOS | ||
1972 | 2102 | 1 kbit | ? | MOSFET | Intel | ? | NMOS | |
1974 | 5101 | 1 kbit | 800 ns | MOSFET | Intel | ? | CMOS | |
2102A | 1 kbit | 350 ns | MOSFET | Intel | ? | NMOS ( tükenme ) | ||
1975 | 2114 | 4 kbit | 450 ns | MOSFET | Intel | ? | NMOS | |
1976 | 2115 | 1 kbit | 70 ns | MOSFET | Intel | ? | NMOS ( HMOS ) | |
2147 | 4 kbit | 55 ns | MOSFET | Intel | ? | NMOS (HMOS) | ||
1977 | ? | 4 kbit | ? | MOSFET | Toshiba | ? | CMOS | |
1978 | HM6147 | 4 kbit | 55 ns | MOSFET | Hitachi | 3.000 nm | CMOS ( ikiz kuyu ) | |
TMS4016 | 16 kbit | ? | MOSFET | Texas Instruments | ? | NMOS | ||
1980 | ? | 16 kbit | ? | MOSFET | Hitachi, Toshiba | ? | CMOS | |
64 kbit | ? | MOSFET | Matsushita | |||||
1981 | ? | 16 kbit | ? | MOSFET | Texas Instruments | 2.500 nm | NMOS | |
Ekim 1981 | ? | 4 kbit | 18 ns | MOSFET | Matsushita, Toshiba | 2.000 nm | CMOS | |
1982 | ? | 64 kbit | ? | MOSFET | Intel | 1500 nm | NMOS (HMOS) | |
Şubat 1983 | ? | 64 kbit | 50 ns | MOSFET | Mitsubishi | ? | CMOS | |
1984 | ? | 256 kbit | ? | MOSFET | Toshiba | 1.200 nm | CMOS | |
1987 | ? | 1 Mbit | ? | MOSFET | Sony , Hitachi, Mitsubishi , Toshiba | ? | CMOS | |
Aralık 1987 | ? | 256 kbit | 10 saniye | BiMOS | Texas Instruments | 800 nm | BiCMOS | |
1990 | ? | 4 Mbit | 15–23 ns | MOSFET | NEC, Toshiba, Hitachi, Mitsubishi | ? | CMOS | |
1992 | ? | 16 Mbit | 12–15 ns | MOSFET | Fujitsu , NEC | 400 nm | ||
Aralık 1994 | ? | 512 kbit | 2,5 ns | MOSFET | IBM | ? | CMOS ( SOI ) | |
1995 | ? | 4 Mbit | 6 ns | Önbellek ( SyncBurst ) | Hitachi | 100 nm | CMOS | |
256 Mbit | ? | MOSFET | hyundai | ? | CMOS |
DRAM
giriş tarihi | çip adı | Kapasite ( bit ) | DRAM türü | Üretici(ler) | İşlem | MOSFET | Alan | Referans |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1965 | - | 1 bit | DRAM ( hücre ) | Toshiba | - | - | - | |
1967 | - | 1 bit | DRAM (hücre) | IBM | - | MOS | - | |
1968 | ? | 256 bit | DRAM ( IC ) | peri çocuğu | ? | PMOS | ? | |
1969 | - | 1 bit | DRAM (hücre) | Intel | - | PMOS | - | |
1970 | 1102 | 1 kbit | DRAM (IC) | Intel, Honeywell | ? | PMOS | ? | |
1103 | 1 kbit | DRAM | Intel | 8000 nm | PMOS | 10 mm² | ||
1971 | μPD403 | 1 kbit | DRAM | NEC | ? | NMOS | ? | |
? | 2 kbit | DRAM | Genel Enstrüman | ? | PMOS | 13 mm² | ||
1972 | 2107 | 4 kbit | DRAM | Intel | ? | NMOS | ? | |
1973 | ? | 8 kbit | DRAM | IBM | ? | PMOS | 19 mm² | |
1975 | 2116 | 16 kbit | DRAM | Intel | ? | NMOS | ? | |
1977 | ? | 64 kbit | DRAM | NTT | ? | NMOS | 35 mm² | |
1979 | MK4816 | 16 kbit | PSRAM | Mostek | ? | NMOS | ? | |
? | 64 kbit | DRAM | Siemens | ? | VMOS | 25 mm² | ||
1980 | ? | 256 kbit | DRAM | NEC, NTT | 1.000– 1.500 nm | NMOS | 34–42 mm² | |
1981 | ? | 288 kbit | DRAM | IBM | ? | MOS | 25 mm² | |
1983 | ? | 64 kbit | DRAM | Intel | 1500 nm | CMOS | 20 mm² | |
256 kbit | DRAM | NTT | ? | CMOS | 31 mm² | |||
5 Ocak 1984 | ? | 8 Mbit | DRAM | Hitachi | ? | MOS | ? | |
Şubat 1984 | ? | 1 Mbit | DRAM | Hitachi, NEC | 1.000 nm | NMOS | 74–76 mm² | |
NTT | 800 nm | CMOS | 53 mm² | |||||
1984 | TMS4161 | 64 kbit | DPRAM ( VRAM ) | Texas Instruments | ? | NMOS | ? | |
Ocak 1985 | μPD41264 | 256 kbit | DPRAM (VRAM) | NEC | ? | NMOS | ? | |
Haziran 1986 | ? | 1 Mbit | PSRAM | Toshiba | ? | CMOS | ? | |
1986 | ? | 4 Mbit | DRAM | NEC | 800 nm | NMOS | 99 mm² | |
Texas Instruments, Toshiba | 1.000 nm | CMOS | 100–137 mm² | |||||
1987 | ? | 16 Mbit | DRAM | NTT | 700 nm | CMOS | 148 mm² | |
Ekim 1988 | ? | 512 kbit | HSDRAM | IBM | 1.000 nm | CMOS | 78 mm² | |
1991 | ? | 64 Mbit | DRAM | Matsushita , Mitsubishi , Fujitsu , Toshiba | 400 nm | CMOS | ? | |
1993 | ? | 256 Mbit | DRAM | Hitachi, NEC | 250 nm | CMOS | ? | |
1995 | ? | 4 Mbit | DPRAM (VRAM) | Hitachi | ? | CMOS | ? | |
9 Ocak 1995 | ? | 1 Gbit | DRAM | NEC | 250 nm | CMOS | ? | |
Hitachi | 160 nm | CMOS | ? | |||||
1996 | ? | 4 Mbit | ÇERÇEVE | SAMSUNG | ? | NMOS | ? | |
1997 | ? | 4 Gbit | QLC | NEC | 150 nm | CMOS | ? | |
1998 | ? | 4 Gbit | DRAM | hyundai | ? | CMOS | ? | |
Haziran 2001 | TC51W3216XB | 32 Mbit | PSRAM | Toshiba | ? | CMOS | ? | |
Şubat 2001 | ? | 4 Gbit | DRAM | SAMSUNG | 100 nm | CMOS | ? |
SDRAM
giriş tarihi | çip adı | Kapasite ( bit ) | SDRAM türü | Üretici(ler) | İşlem | MOSFET | Alan | Referans |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1992 | KM48SL2000 | 16 Mbit | SDR | SAMSUNG | ? | CMOS | ? | |
1996 | MSM5718C50 | 18 Mbit | RDRAM | tamam | ? | CMOS | 325 mm2 | |
N64 RDRAM | 36 Mbit | RDRAM | NEC | ? | CMOS | ? | ||
? | 1024 Mbit | SDR | Mitsubishi | 150 nm | CMOS | ? | ||
1997 | ? | 1024 Mbit | SDR | hyundai | ? | YANİ BEN | ? | |
1998 | MD5764802 | 64 Mbit | RDRAM | tamam | ? | CMOS | 325 mm2 | |
Mart 1998 | Doğrudan RDRAM | 72 Mbit | RDRAM | Rambüs | ? | CMOS | ? | |
Haziran 1998 | ? | 64 Mbit | DDR | SAMSUNG | ? | CMOS | ? | |
1998 | ? | 64 Mbit | DDR | hyundai | ? | CMOS | ? | |
128 Mbit | SDR | SAMSUNG | ? | CMOS | ? | |||
1999 | ? | 128 Mbit | DDR | SAMSUNG | ? | CMOS | ? | |
1024 Mbit | DDR | SAMSUNG | 140 nm | CMOS | ? | |||
2000 | GS eDRAM'i | 32 Mbit | eDRAM | Sony , Toshiba | 180 nm | CMOS | 279 mm2 | |
2001 | ? | 288 Mbit | RDRAM | Hynix | ? | CMOS | ? | |
? | DDR2 | SAMSUNG | 100 nm | CMOS | ? | |||
2002 | ? | 256 Mbit | SDR | Hynix | ? | CMOS | ? | |
2003 | EE+GS eDRAM'ı | 32 Mbit | eDRAM | Sony, Toshiba | 90 nm | CMOS | 86 mm2 | |
? | 72 Mbit | DDR3 | SAMSUNG | 90 nm | CMOS | ? | ||
512 Mbit | DDR2 | Hynix | ? | CMOS | ? | |||
elpida | 110 nm | CMOS | ? | |||||
1024 Mbit | DDR2 | Hynix | ? | CMOS | ? | |||
2004 | ? | 2048 Mbit | DDR2 | SAMSUNG | 80 nm | CMOS | ? | |
2005 | EE+GS eDRAM'ı | 32 Mbit | eDRAM | Sony, Toshiba | 65 nm | CMOS | 86 mm2 | |
Xenos eDRAM | 80 Mbit | eDRAM | NEC | 90 nm | CMOS | ? | ||
? | 512 Mbit | DDR3 | SAMSUNG | 80 nm | CMOS | ? | ||
2006 | ? | 1024 Mbit | DDR2 | Hynix | 60 nm | CMOS | ? | |
2008 | ? | ? | LPDDR2 | Hynix | ? | |||
Nisan 2008 | ? | 8192 Mbit | DDR3 | SAMSUNG | 50 nm | CMOS | ? | |
2008 | ? | 16384 Mbit | DDR3 | SAMSUNG | 50 nm | CMOS | ? | |
2009 | ? | ? | DDR3 | Hynix | 44 nm | CMOS | ? | |
2048 Mbit | DDR3 | Hynix | 40 nm | |||||
2011 | ? | 16384 Mbit | DDR3 | Hynix | 40 nm | CMOS | ? | |
2048 Mbit | DDR4 | Hynix | 30 nm | CMOS | ? | |||
2013 | ? | ? | LPDDR4 | SAMSUNG | 20 nm | CMOS | ? | |
2014 | ? | 8192 Mbit | LPDDR4 | SAMSUNG | 20 nm | CMOS | ? | |
2015 | ? | 12 Gbit | LPDDR4 | SAMSUNG | 20 nm | CMOS | ? | |
2018 | ? | 8192 Mbit | LPDDR5 | SAMSUNG | 10 nm | FinFET | ? | |
128 Gbit | DDR4 | SAMSUNG | 10 nm | FinFET | ? |
SGRAM ve HBM
giriş tarihi | çip adı | Kapasite ( bit ) | SDRAM türü | Üretici(ler) | İşlem | MOSFET | Alan | Referans |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Kasım 1994 | HM5283206 | 8 Mbit | SGRAM ( SDR ) | Hitachi | 350 nm | CMOS | 58 mm2 | |
Aralık 1994 | μPD481850 | 8 Mbit | SGRAM (SDR) | NEC | ? | CMOS | 280 mm2 | |
1997 | μPD4811650 | 16 Mbit | SGRAM (SDR) | NEC | 350 nm | CMOS | 280 mm2 | |
Eylül 1998 | ? | 16 Mbit | SGRAM ( GDDR ) | SAMSUNG | ? | CMOS | ? | |
1999 | KM4132G112 | 32 Mbit | SGRAM (SDR) | SAMSUNG | ? | CMOS | ? | |
2002 | ? | 128 Mbit | SGRAM ( GDDR2 ) | SAMSUNG | ? | CMOS | ? | |
2003 | ? | 256 Mbit | SGRAM (GDDR2) | SAMSUNG | ? | CMOS | ? | |
SGRAM ( GDDR3 ) | ||||||||
Mart 2005 | K4D553238F | 256 Mbit | SGRAM (GDDR) | SAMSUNG | ? | CMOS | 77 mm2 | |
Ekim 2005 | ? | 256 Mbit | SGRAM ( GDDR4 ) | SAMSUNG | ? | CMOS | ? | |
2005 | ? | 512 Mbit | SGRAM (GDDR4) | Hynix | ? | CMOS | ? | |
2007 | ? | 1024 Mbit | SGRAM ( GDDR5 ) | Hynix | 60 nm | |||
2009 | ? | 2048 Mbit | SGRAM (GDDR5) | Hynix | 40 nm | |||
2010 | K4W1G1646G | 1024 Mbit | SGRAM (GDDR3) | SAMSUNG | ? | CMOS | 100 mm2 | |
2012 | ? | 4096 Mbit | SGRAM (GDDR3) | SK Hynix | ? | CMOS | ? | |
2013 | ? | ? | HBM | |||||
Mart 2016 | MT58K256M32JA | 8 Gbit | SGRAM ( GDDR5X ) | Mikron | 20 nm | CMOS | 140 mm2 | |
Haziran 2016 | ? | 32 Gbit | HBM2 | SAMSUNG | 20 nm | CMOS | ? | |
2017 | ? | 64 Gbit | HBM2 | SAMSUNG | 20 nm | CMOS | ? | |
Ocak 2018 | K4ZAF325BM | 16 Gbit | SGRAM ( GDDR6 ) | SAMSUNG | 10 nm | FinFET | 225 mm2 |
Ayrıca bakınız
Referanslar
Dış bağlantılar
- Wikimedia Commons'ta RAM ile ilgili medya