AR-GE ve TEKNİK DESTEK MÜHENDİSİ
Elektronik cihaz tasarımlarının yıllar içinde gelişmesiyle birlikte elektronik kartlarda işlemci kullanımı oldukça arttı. Günlük hayatta kullanmış olduğumuz cihazların büyük bir kısmında basit yapıda veya kompleks işlemciler kullanılıyor. İşlemciler için en önemli donanımlardan birsi de bellek birimleridir. İşlemciler bellek birimlerinde çalışması için gerekli olan yazılımı muhafaza eder, kaydedilmesi gereken dataları bu birimde tutar, matematiksel işlemleri yine bu birimlerde yapar. Bellek ürünleri temel olarak geçici bellek ve kalıcı bellek olmak üzere iki gruba ayrılır. Kalıcı bellek ürünleri; flash olarak isimlendirilir ve cihazın enerjisi kesilse bile içerindeki datalar kaybolmamaktır. Kullanım amacı data kaydetmektir. Geçici bellek ürünleri ise RAM olarak isimlendirilir. Cihazın enerjisi kesildiğinde datalarda kaybolur, kullanım amacı işlemcinin matematiksel işlemlerini yapmak ve geçici dataları tutmaktır. RAM, Volatile Flash ürünleri ise Non Volatile olarak da isimlendiriliyor. Basit yapıdaki işlemcilerde bu birimler genellikle dahili olarak bulunuyor, kapasite ve sistem gereksinimleri arttığında harici bellek ürünleri kullanılıyor. Bu yazımızda daha çok harici bellek ürünlerinden bahsedeceğiz.
Öncelikle RAM ürünlerinin yapısından bahsedecek olursak, RAM ürünleri yapısal olarak iki temel gruba ayrılır; Static RAM (SRAM) ve Dynamic RAM (DRAM). SRAM’ler dataların her bir bitini hafızada
tutmak için transistorları kullanır. DRAM’ler ise çok küçük boyutlarda kondansatörleri kullanır. SRAM’ler DRAM’lere göre transistörlü yapısından dolayı çok daha hızlıdır, DRAM’lerin hızı kondansatörlerin şarj süresinden dolayı daha yavaştır, DRAM’lerde bulunan kondansatörleri şarj etmek, deşarj etmekten daha çok zaman aldığı için yazma hızı okuma hızından daha düşüktür. SRAM’lerde tek bir byte’ı okuyup yazmak mümkünken DRAM’lerde blok şeklinde yazmak mümkündür. SRAM’ler daha kompleks elektronik devreler içerdiği için daha çok yer kaplıyor, dolayısı ile hafıza yoğunluğu DRAM’lere göre daha düşüktür. Aynı boyuttaki DRAM SRAM’e göre daha çok veri tutabilir. SRAM’ler transistörlü yapısından dolayı DRAM’e göre daha çok güç tüketir. Basit yapıdaki işlemcilerin RAM ihtiyacı daha düşük olduğu için dahili olarak SRAM kullanılıyor. PC’lerde hızlı işlem gücü nedeniyle Cache Memory’lerde SRAM kullanılıyor. Yüksek kapasite gerektiren uygulamalarda ise DRAM kullanılıyor. DRAM’lerde kendi içlerinde gruplara ayrılıyor. Bunlardan en yaygın olarak kullanılanları SDRAM ve DDR SDRAM’dir. SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) yazma ve okuma işlemlerini sabit bir sürede yapabilir, bu sayede işlemci ile senkron olarak çalışabiliyor. Örneğin; işlemci 100Mhz’de veri gönderiyor ve SDRAM’in data alım hızı 100Mhz ise işlemci bir sonraki datayı gönderdiğinde SDRAM’in data almaya hazır olduğunu bilir bu yüzden senkron DRAM olarak isimlendirilir.
DDR SDRAM (Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory) clock frekansının hem yükselen hem de düşen kenarında veri alabilir, bu şekilde veri aktarım hızı iki katına çıkar. DDR2, DDR3, DDR4 ürünleri arasında performans farkı bulunur, teknoloji geliştikçe data aktarım hızı yükseliyor. RAM ürünleri fiziksel olarak farklı formlarda karşımıza çıkabilir, küçük kapasiteler genellikle entegre şeklinde elektronik kartlar üzerinde kullanılıyor. Kapasite arttıkça daha çok PCB modül formunda bulunuyor. Bu PCB modül üzerinden kapasiteye göre bir çok DDR SDRAM entegresi yer alıyor. PC ürünlerinde bu PCB
modülleri standartlaştırarak DDR2, DDR3, DDR4 modül ismini almıştır.
“Özdisan Elektronik, Longsys ile yapmış olduğu distribütörlük anlaşması ile
müşterilerine oldukça geniş çeşitliliğe sahip bellek ürünlerini ulaştırmayı hedefliyor.”
Non Volatile ürünler ilk başta ROM (Read Only Memory) olarak ortaya çıktı. Bu ürünler sadece üretim esnasında programlanabiliyordu. Bu durum yazılım geliştirmeyi zorlaştırıldığı için EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory) bellekler üretildi. Bu belleklere elektriksel olarak yazılabiliyordu fakat silmek için ultraviyole ışığa maruz bırakmak gerekiyordu. Teknolojinin gelişmesiyle birlikte EEPROM (Electrically Erasable And Programmable Read Only Memory) bellekleri ortaya çıktı. Bu ürünler elektriksel olarak silinip yazılabilen ürünlerdir, günümüzde hala kullanılıyor. EEPROM belleğin her bir byte’ına yazılıp okunabilir olması en büyük avantajıdır fakat kapasitesi çok sınırlı ve maliyeti yüksek olduğu için kullanım alanı oldukça daralmıştır. Günümüzde birçok farklı yapıda flash olmasına rağmen en çok kullanılan yapı NOR ve NAND Flash’lardır.
“Günümüzde birçok farklı yapıda flash olmasına rağmen en çok kullanılan yapı NOR ve NAND Flash’lardır. NOR Flash’lar, NAND Flash’a göre daha hızlı okuma, daha güvenli veri saklama olanağı sağlar ama kapasitesi sınırlıdır, maximum 2 Gb hafızaya sahip olabilir.”
NOR Flash’lar, NAND Flash’a göre daha hızlı okuma, daha güvenli veri saklama olanağı sağlar ama kapasitesi sınırlıdır, maximum 2 Gb hafızaya sahip olabilir. Bu değerlerin üzerinde NAND Flash kullanılıyor. NAND Flash yapısı bildiğimiz birçok PC ürünün temelini oluşturuyor. NAND Flash ürünlerini işlemci ile doğrudan kullanılabilir ama uygulamada getirdiği zorluklardan dolayı genellikle kontroller üzerinden kullanılır. İçerisinde NAND Flash bulunan bellek ürünleri fiziksel yapısına haberleşme şekline göre birçok farklı formda kullanılır, bu cihazların içerisinde bulunan kontroller, NAND Flash ile işlemcinin haberleşmesi sağlar. SSD hard disk, SD kart, USB bellek gibi takılıp sökülebilen PC ürünlerinde ve eMMC, UFS, eMCP, SPI Flash gibi embedded ürünlerde NAND Flash kullanılıyor. eMMC tablet, cep telefonu, single board computer gibi cihazlarda entegre şeklinde kullanılır. SSD harddisk’e göre kapasitesi daha düşüktür. eMCP Flash ve RAM bellekleri tek bir paket içerinde bulunduran entegrelerdir. SPI Flash ürünleri düşük kapasite gerektiren sistemlerde kullanılır, hızı daha düşüktür, NAND veya NOR yapısında olabilir. Flash ürünleriyle ilgili en önemli parametrelerden birisi de yazma/silme ömrüdür. Belli bir döngüyü geçtiği zaman flash bellek hücreleri işlevini yitirebiliyor. Flash belleğin ömür süresini belirtmek için bazı tanımlamalar geliştirilmiştir. SLC (Single Level Cell), MLC (Multi-Level Cell), TLC (Triple-Level Cell). Bu ürünlerin ömür süreleri SLC>MLC>TLC şeklindedir. Özdisan Elektronik, Longsys ile yapmış olduğu distribütörlük anlaşması ile müşterilerine oldukça geniş çeşitliliğe sahip bellek ürünlerini ulaştırmayı hedefliyor. 1999 yılında kurulan Longsys, dünyanın önce gelen belleküreticilerindendir. Longsys Foresee markası ile embedded storage ve Lexar markası ile consumer storage ürünleri sunuyor.
“RAM ürünleri yapısal olarak iki temel gruba ayrılır; Static RAM (SRAM) ve Dynamic RAM (DRAM). SRAM‘ler dataların her bir bitini hafızada tutmak için transistorları kullanır.
DRAM‘ler ise çok küçük boyutlarda kondansatörleri kullanır.”
