DRAM ( Dynamic Ramdom Access Memory-Dinamik Rastgele Erişimli
Hafıza)
?Rastgele erişim? ifadesi, bilgisayarın işlemcisini hafızanın ya da verinin tutulduğu
bölgenin herhangi bir noktasına direkt olarak erişebileceğini belirtmek için kullanılır. Bu tür
hafızalar veriyi tutabilmek için sabit elektrik akımına ihtiyaç duyarlar. Bu yüzden depolama
hücrelerinin her saniyede yüzlerce kez ya da her birkaç milisaniyede bir tazelenmesi yani
elektronik yüklerle yeniden yüklenmesi gerekir. DRAM?in doğasındaki dinamiklik buradan
gelmektedir.
Mikroişlemcilere benzer olarak hafıza çipleri de milyonlarca transistör ve
kapasitörden oluşan entegre devrelerdir. Genel hâli ile bilgisayar hafızalarında (DRAM,
Dynamic Random Access Memory) bir transistör ve bir kapasitör, birlikte bir hafıza
hücresini oluştururlar ve tek bir bit bilgiyi temsil ederler. Kapasitör bir bitlik bilgiyi (0 veya
1) tutar, transistör ise bir anahtar görevi görerek bilginin okunmasını veya değiştirilmesini
kontrol eder.
Kapasitör elektronları, bir kova şeklinde düşünülebilir. Bir hafıza hücresinde ?1?
bilgisini tutabilmek için kovanın, yani kapasitörün elektronlar ile dolu olması gerekmektedir.
?0? bilgisini hafızada tutmak için ise kovanın, yani ilgili kapasitörün boş olması
gerekmektedir. Buradaki temel problem, kovadaki elektron kayıplarıdır. Birkaç milisaniye
içerisinde kova kayıplardan dolayı boşalabilmektedir. Bu nedenle dinamik hafızaların
işlevlerini yerine getirebilmeleri için ?1? bilgisini tutması, gereken hafıza hücrelerindeki
kapasitörlerin CPU veya hafıza denetleyicisi (memory controller) tarafından sürekli
doldurulması gerekmektedir. Bunun için memory controller hafızayı okur ve dolu olması
gerekenlerin sürekli dolu olmasını sağlar. Bu tazeleme işlemi saniyede binlerce kez yapılır.
Her hafıza hücresinde 1 bit?lik veri saklanır. Bu 1 bit?lik veri, hafıza hücresinde
elektriksel bir yük olarak depolanmaktadır. Bulunduğu konumun satır ve sütun olarak
belirtilmesi hâlinde veriye anında ulaşılması mümkündür. Ne var ki DRAM, geçici (ya da
uçucu, volatile) bir hafıza türüdür; yani tutmakta olduğu veriyi elinden kaçırmaması için
sürekli elektrik gücüyle beslenmek zorundadır. Güç kesildiği anda RAM? deki veri kaybolur.
RAM hücremizi dışarıya bir vanayla bağlı olan bir hazne olarak düşünelim. Verimizi
yani hücrelerde saklanan 0 veya 1 değerlerinden birini saklayan bitlerimizi de haznemizin
boş ya da dolu olma durumu olarak, suyu ise yine aktığını varsayabileceğimiz elektriksel yük
yani elektronlar olarak modelleyelim. Bu modele göre; RAM hücrelerimiz, yani küçük su
hazneciklerimiz, saklayacakları veri 0 ise boş, 1 ise dolu oluyor. Bellek tablomuzda bir
sütunda yer alan yani dikey olarak komşu olan haznelerin tümü ortak bir boruya bağlıdır.
Her sütunda bulunan bu ortak borunun elektronikteki karşılığı bit hattıdır. Bit hattına her
okuma veya yazma işleminden önce ayrı bir vana üzerinden su dolduruluyor. Bu boruların
bir ucunda, borudaki su seviyesini algılayan algı yükselticisi denilen birimler bulunuyor.
Erişim sırasında, önce adresin gösterdiği satırdaki bütün hazneleri bulundukları sütunlardaki
ana boruya bağlayan küçük vanalar aynı anda açılıyor ve tüm satırın sakladığı veri okunuyor.
Sıra geliyor bu satırın hangi sütununun ayıklanacağına. Bunun için bir kısmı satırla ilgiliişlemlere eş zamanlı olarak adresin gösterdiği sütun numarası çözümleniyor. O sütuna ait
byte?ın algılayıcılarına algıla komutu veriliyor ve o byte okunmuş oluyor. Belleklere yazma
işlemi de okuma işlemi ile hemen hemen aynıdır.
Yukarıda da belirttiğimiz gibi DRAM?e ?dinamik? RAM denmesinin sebebi, veriyi
elinde tutabilmek için her saniyede yüzlerce kez tazelenmek ya da yeniden enerji ile
doldurulmak zorunda olmasıdır. Tazelenmek zorundadır; çünkü hafıza hücreleri elektrik
yüklerini depolayan minik kondansatör içerecek şekilde dizayn edilmiştir. Bu
kondansatörler, kendilerine yeniden enerji verilmediği taktirde yüklerini kısa sürede
kaybedecek olan çok minik enerji kaynakları olarak görev yaparlar. Aynı zamanda hafıza
dizisinden birinin alınması ya da okunması süreci de bu yüklerin hızla tüketilmesine katkıda
bulunur; bu yüzden hafıza hücreleri verinin okunmasından önce elektrikle yüklenmiş
olmaları gerekir.
DRAM?lerin bellek tasarımcılarına çekici gelmesinin, özellikle de bellek büyük
olduğu zaman, çeşitli nedenleri vardır. En önemli üç nedeni şöyle sıralayabiliriz:
1. Yüksek Yoğunluk: Tek bir yonga içine daha çok bellek hücresi (transistör ve
kondansatör) yerleştirilebilir ve bir bellek modülünü uygulamaya koymak için gerekli olan
bellek yongalarının sayısı azdır. Bu yüzden caziptir.
2. Düşük Güç Tüketimi:Dinamik RAM?in bit başına güç tüketimi, static RAM?le
karşılaştırıldığında oldukça düşüktür.
3. Ekonomi:Dinamik RAM, static RAM?den daha ucuzdur.
