RAM

Yazılabilir uçucu rastgele erişimli bellek örneği: Öncelikle kişisel bilgisayarlarda, iş istasyonlarında ve sunucularda ana bellek olarak kullanılan Senkron Dinamik RAM modülleri. ⓘ

Beyaz soğutuculu 8GB DDR3 RAM çubuğu ⓘ

Rastgele erişimli bellek (RAM; /ræm/), herhangi bir sırada okunabilen ve değiştirilebilen, tipik olarak çalışma verilerini ve makine kodunu depolamak için kullanılan bir bilgisayar belleği biçimidir. Rastgele erişimli bir bellek cihazı, diğer doğrudan erişimli veri depolama ortamlarının (sabit diskler, CD-RW'ler, DVD-RW'ler ve eski manyetik bantlar ve tambur bellekler gibi) aksine, veri öğelerinin okunması ve yazılması için gereken sürenin, ortam dönüş hızları ve kol hareketi gibi mekanik sınırlamalar nedeniyle kayıt ortamındaki fiziksel konumlarına bağlı olarak önemli ölçüde değiştiği, verilerin bellek içindeki fiziksel konumlarına bakılmaksızın veri öğelerinin neredeyse aynı sürede okunmasına veya yazılmasına olanak tanır. ⓘ

RAM, girişi okumak veya yazmak için veri hatlarını adreslenen depolamaya bağlamak üzere çoğullama ve çoğullama çözme devresi içerir. Genellikle aynı adresle birden fazla depolama bitine erişilir ve RAM cihazları genellikle birden fazla veri hattına sahiptir ve "8-bit" veya "16-bit" vb. cihazlar olarak adlandırılır. ⓘ

Günümüz teknolojisinde rastgele erişimli bellek, MOS (metal-oksit-yarı iletken) bellek hücrelerine sahip entegre devre (IC) çipleri şeklini alır. RAM normalde güç kesildiğinde depolanan bilgilerin kaybolduğu uçucu bellek türleriyle (dinamik rastgele erişimli bellek (DRAM) modülleri gibi) ilişkilendirilir, ancak uçucu olmayan RAM de geliştirilmiştir. Okuma işlemleri için rastgele erişime izin veren, ancak yazma işlemlerine izin vermeyen veya başka tür sınırlamalara sahip olan diğer uçucu olmayan bellek türleri mevcuttur. Bunlar çoğu ROM türünü ve NOR-Flash adı verilen bir tür flash belleği 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 bilgisayarı için SP95 SRAM çipini tanıttığı ve Toshiba'nın her ikisi de bipolar transistörlere dayanan Toscal BC-1411 elektronik hesap makinesi için DRAM bellek hücrelerini kullandığı 1965 yılına kadar uzanmaktadır. MOS transistörlere dayanan ticari MOS bellek 1960'ların sonunda geliştirilmiştir ve o zamandan beri tüm ticari yarı iletken belleklerin temelini oluşturmaktadır. İlk ticari DRAM IC yongası olan Intel 1103, Ekim 1970'te tanıtılmıştır. Senkron dinamik rastgele erişimli bellek (SDRAM) daha sonra 1992 yılında Samsung KM48SL2000 çipi ile piyasaya sürüldü. ⓘ

2GB bir RAM ⓘ

Bir RAM yongasında herhangi farklı iki veriye ulaşmak için aşağı yukarı aynı süre harcanmaktadır. Buna karşılık disk ve benzerleri okunan verinin başı bulunan noktaya yakınsa az zaman, uzaksa çok zaman harcamakta ve baş konumu sürekli yer değiştirmektedir. ⓘ

RAM, genellikle bilgisayardaki ana hafıza ya da birincil depo; yükleme, gösterme, uygulamaları yönlendirme ve veri için çalışma alanı olarak düşünülür. Bu tip RAM genelde tümleşik devre biçimindedir. Yaygın olarak hafıza çubuğu veya RAM çubuğu isimleriyle anılır çünkü devre kartı üzerine, küçük devreler hâlinde, plastik paketleme yardımıyla birkaç sakız paketi boyutundadır. Çoğu kişisel bilgisayarda RAM eklemek veya değiştirmek için yuva bulunur. ⓘ

Çoğu RAM hem yazılıp hem okunabilir. Bu yüzden RAM sık sık "okunan-yazılan hafıza" ismiyle yer değiştirmiştir. Bu bağlamda RAM, ROM'un tersi, daha doğrusu sıralı ulaşılabilir hafızanın tersi olarak kabul edilir. RAM hafızalar genelde (2²) byte şeklinde paketlenmiş olarak piyasada bulunur. ⓘ

Tarihçe

1930'ların ortalarından kalma bu IBM tabülasyon makineleri, bilgi depolamak için mekanik sayaçlar kullanıyordu ⓘ

VEB Carl Zeiss Jena tarafından 1989 yılında geliştirilen son modellerden biri olan 1 megabit (Mbit) çip ⓘ

İlk bilgisayarlar ana bellek işlevleri için röleler, mekanik sayaçlar veya gecikme hatları kullanıyordu. Ultrasonik gecikme hatları, verileri yalnızca yazıldıkları sırada yeniden üretebilen seri cihazlardı. Tambur bellek nispeten düşük maliyetle genişletilebilirdi ancak bellek öğelerinin verimli bir şekilde geri alınması, hızı optimize etmek için tamburun fiziksel düzeni hakkında bilgi sahibi olmayı gerektiriyordu. Vakum tüplü triyotlardan ve daha sonra ayrık transistörlerden üretilen mandallar, yazmaçlar gibi daha küçük ve daha hızlı bellekler için kullanıldı. Bu tür yazmaçlar nispeten büyüktü ve büyük miktarda veri için kullanılamayacak kadar maliyetliydi; genellikle sadece birkaç düzine ya da birkaç yüz bitlik bir bellek sağlanabiliyordu. ⓘ

Rastgele erişimli belleğin ilk pratik şekli 1947'de başlayan Williams tüpüydü. Verileri bir katot ışınlı tüpün yüzeyinde elektrik yüklü noktalar olarak saklıyordu. CRT'nin elektron ışını tüp üzerindeki noktaları herhangi bir sırada okuyup yazabildiğinden, bellek rastgele erişimliydi. Williams tüpünün kapasitesi birkaç yüz ila yaklaşık bin bit arasındaydı, ancak tek tek vakum tüpü mandalları kullanmaktan çok daha küçük, hızlı ve güç açısından daha verimliydi. İngiltere'deki Manchester Üniversitesi'nde geliştirilen Williams tüpü, 21 Haziran 1948'de ilk kez bir programı başarıyla çalıştıran Manchester Baby bilgisayarında elektronik olarak depolanan ilk programın uygulandığı ortamı sağladı. Aslında Williams tüp belleği Baby için tasarlanmaktan ziyade, Baby belleğin güvenilirliğini göstermek için bir test ortamıydı. ⓘ

Manyetik çekirdekli bellek 1947 yılında icat edilmiş ve 1970'lerin ortalarına kadar geliştirilmiştir. Manyetize edilmiş halkalardan oluşan bir diziye dayanan rastgele erişimli belleğin yaygın bir biçimi haline geldi. Her bir halkanın mıknatıslanma anlamını değiştirerek, veriler halka başına bir bit depolanarak saklanabilirdi. Her halkanın seçilmesi ve okunması ya da yazılması için bir adres kablosu kombinasyonu olduğundan, herhangi bir sıradaki herhangi bir bellek konumuna erişim mümkündü. Manyetik çekirdek bellek, 1970'lerin başında entegre devrelerdeki (IC'ler) katı hal MOS (metal-oksit-silikon) yarı iletken bellek ile yer değiştirene kadar bilgisayar bellek sisteminin standart biçimiydi. ⓘ

Entegre salt okunur bellek (ROM) devrelerinin geliştirilmesinden önce, kalıcı (ya da salt okunur) rastgele erişimli bellekler genellikle adres kod çözücüler tarafından çalıştırılan diyot matrisleri ya da özel olarak sarılmış çekirdek halat bellek düzlemleri kullanılarak inşa ediliyordu. ⓘ

Yarı iletken bellek 1960'larda bipolar transistörlerin kullanıldığı bipolar bellek ile başladı. Performansı artırsa da, manyetik çekirdekli belleğin daha düşük fiyatıyla rekabet edemedi. ⓘ

İlk zamanlar yaygın yazılabilir RAM, 1949-1952 yılları arasında geliştirildi. Manyetik çekirdek hafıza olarak birçok bilgisayarda kullanıldı.Daha sonra 1960'ların sonu ve 1970'lerin başında statik ve dinamik entegre devreler geliştirildi. ⓘ

İlk ana hafıza sistemleri, bugünkü RAM gibi, vakum tüplerinden oluşturulmuştur, ama sıklıkla başarısız olmuşlardır. Çekirdek hafıza, küçük ferrit elektromanyetik çekirdeklere tellerle bağlanan, eşit ulaşım zamanlamasına pek sahip değildi. Çekirdek terimi bazı programcılar tarafından RAM'lerin bilgisayarın ana hafızası anlamında kullanılmaktadır. Tüp ve çekirdek hafızanın temel konsepti günümüz RAM'lerindeki tümleşik devrelerde kullanılır. ⓘ

Alternatif birincil depolama mekanizmaları genellikle tek biçimli olmayan hafıza erişim gecikmelerini içerir. Gecikme satır hafızası bitleri tutmak için cıva dolu tüplerde ses dalga dürtü serisi kullanılmıştır. Tambur hafıza günümüz sabit diskleri gibi sürekli yuvarlak manyetik bantlarda veriyi saklamıştır. ⓘ

MOS RAM

MOS transistör olarak da bilinen MOSFET'in (metal-oksit-yarı iletken alan etkili transistör) 1959 yılında Bell Laboratuvarlarında Mohamed M. Atalla ve Dawon Kahng tarafından icat edilmesi, 1964 yılında Fairchild Semiconductor'da John Schmidt tarafından metal-oksit-yarı iletken (MOS) belleğin geliştirilmesine yol açtı. Daha yüksek performansa ek olarak, MOS yarı iletken bellek manyetik çekirdekli bellekten daha ucuzdu ve daha az güç tüketiyordu. Federico Faggin tarafından 1968 yılında Fairchild'de silikon kapılı MOS entegre devre (MOS IC) teknolojisinin geliştirilmesi MOS bellek çiplerinin üretilmesini sağladı. MOS bellek, 1970'lerin başında baskın bellek teknolojisi olarak manyetik çekirdekli belleği geride bıraktı. ⓘ

Entegre bipolar statik rastgele erişimli bellek (SRAM) 1963 yılında Fairchild Semiconductor'da Robert H. Norman tarafından icat edildi. Bunu 1964 yılında Fairchild'da John Schmidt tarafından MOS SRAM'ın geliştirilmesi izledi. SRAM, manyetik çekirdekli belleğe bir alternatif oldu, ancak her bir veri biti için altı MOS transistörü gerektiriyordu. SRAM'ın ticari kullanımı 1965 yılında IBM'in System/360 Model 95 için SP95 bellek yongasını tanıtmasıyla başladı. ⓘ

Dinamik rastgele erişimli bellek (DRAM), 4 veya 6 transistörlü mandal devresinin her bellek biti için tek bir transistörle değiştirilmesine olanak tanıyarak uçuculuk pahasına bellek yoğunluğunu büyük ölçüde artırdı. Veriler her bir transistörün küçük kapasitansında saklanıyordu ve yükün sızabilmesi için her birkaç milisaniyede bir periyodik olarak yenilenmesi gerekiyordu. Toshiba'nın 1965 yılında piyasaya sürülen Toscal BC-1411 elektronik hesap makinesi, germanyum bipolar transistörler ve kapasitörlerden oluşan ayrı bellek hücrelerinde 180 bit veri depolayan bir tür kapasitif bipolar DRAM kullanıyordu. Manyetik çekirdekli belleğe göre daha iyi performans sunsa da, bipolar DRAM o zamanlar baskın olan manyetik çekirdekli belleğin daha düşük fiyatıyla rekabet edemedi. ⓘ

MOS teknolojisi modern DRAM'in temelini oluşturmaktadır. 1966 yılında IBM Thomas J. Watson Araştırma Merkezi'nde Dr. Robert H. Dennard MOS bellek üzerinde çalışıyordu. MOS teknolojisinin özelliklerini incelerken, kapasitörler inşa edebildiğini ve MOS kapasitöründe bir yük depolamanın veya hiç yük depolamamanın bir bitin 1 ve 0'ını temsil edebileceğini, MOS transistörünün ise kapasitöre yük yazmayı kontrol edebileceğini keşfetti. Bu, onun tek transistörlü DRAM bellek hücresini geliştirmesine yol açtı. 1967 yılında Dennard, MOS teknolojisine dayanan tek transistörlü DRAM bellek hücresi için IBM'e bir patent başvurusunda bulundu. İlk ticari DRAM IC yongası, 1 kbit kapasiteli 8 µm MOS işleminde üretilen Intel 1103 idi ve 1970 yılında piyasaya sürüldü. ⓘ

Senkron dinamik rastgele erişimli bellek (SDRAM) Samsung Electronics tarafından geliştirilmiştir. İlk ticari SDRAM yongası, 16 Mbit kapasiteye sahip olan Samsung KM48SL2000 idi. Samsung tarafından 1992 yılında tanıtıldı ve 1993 yılında seri üretime geçti. İlk ticari DDR SDRAM (çift veri hızlı SDRAM) bellek yongası, Haziran 1998'de piyasaya sürülen Samsung'un 64 Mbit DDR SDRAM yongasıydı. GDDR (grafik DDR), Samsung tarafından ilk kez 1998 yılında 16 Mbit bellek yongası olarak piyasaya sürülen bir DDR SGRAM (eşzamanlı grafik RAM) biçimidir. ⓘ

Türleri

Modern RAM'in yaygın olarak kullanılan iki biçimi statik RAM (SRAM) ve dinamik RAM'dir (DRAM). SRAM'de bir bit veri, tipik olarak altı MOSFET (metal-oksit-yarı iletken alan etkili transistörler) kullanan altı transistörlü bir bellek hücresinin durumu kullanılarak saklanır. Bu RAM formunun üretimi daha pahalıdır, ancak genellikle daha hızlıdır ve DRAM'den daha az dinamik güç gerektirir. Modern bilgisayarlarda SRAM genellikle CPU için ön bellek olarak kullanılır. DRAM, birlikte bir DRAM hücresi oluşturan bir transistör ve kapasitör çifti (tipik olarak sırasıyla bir MOSFET ve MOS kapasitör) kullanarak bir bit veri depolar. Kondansatör yüksek veya düşük bir yük (sırasıyla 1 veya 0) tutar ve transistör, çip üzerindeki kontrol devresinin kondansatörün yük durumunu okumasını veya değiştirmesini sağlayan bir anahtar görevi görür. Bu bellek türünün üretimi statik RAM'e göre daha ucuz olduğundan, modern bilgisayarlarda kullanılan baskın bilgisayar belleği türüdür. ⓘ

Hem statik hem de dinamik RAM uçucu olarak kabul edilir, çünkü sistemden güç kesildiğinde durumları kaybolur veya sıfırlanır. Buna karşın, salt okunur bellek (ROM), belleğin değiştirilemeyeceği şekilde seçilen transistörleri kalıcı olarak etkinleştirerek veya devre dışı bırakarak verileri depolar. ROM'un yazılabilir varyantları (EEPROM ve NOR flash gibi) hem ROM hem de RAM'in özelliklerini paylaşarak verilerin güç olmadan devam etmesini ve özel ekipman gerektirmeden güncellenmesini sağlar. ECC bellek (SRAM veya DRAM olabilir), eşlik bitleri veya hata düzeltme kodları kullanarak depolanan verilerdeki rastgele hataları (bellek hataları) tespit etmek ve/veya düzeltmek için özel devre içerir. ⓘ

Genel olarak RAM terimi yalnızca katı hal bellek aygıtlarını (DRAM veya SRAM) ve daha spesifik olarak çoğu bilgisayardaki ana belleği ifade eder. Optik depolamada, DVD-RAM terimi biraz yanlış bir isimdir, çünkü CD-RW veya DVD-RW'den farklı olarak yeniden kullanılmadan önce silinmesi gerekmez. Bununla birlikte, bir DVD-RAM biraz daha yavaş olsa da bir sabit disk sürücüsü gibi davranır. ⓘ

Hafıza hücresi

Bellek hücresi bilgisayar belleğinin temel yapı taşıdır. Bellek hücresi bir bitlik ikili bilgiyi depolayan elektronik bir devredir ve mantık 1'i (yüksek voltaj seviyesi) depolamak için ayarlanmalı ve mantık 0'ı (düşük voltaj seviyesi) depolamak için sıfırlanmalıdır. Değeri, set/reset işlemi tarafından değiştirilene kadar korunur/saklanır. Bellek hücresindeki değere okunarak erişilebilir. ⓘ

SRAM'de bellek hücresi, genellikle FET'ler kullanılarak uygulanan bir tür flip-flop devresidir. Bu, SRAM'in erişilmediğinde çok düşük güç gerektirdiği, ancak pahalı olduğu ve düşük depolama yoğunluğuna sahip olduğu anlamına gelir. ⓘ

İkinci bir tür olan DRAM, bir kondansatör temeline dayanır. Bu kapasitörün şarj edilmesi ve boşaltılması hücrede bir "1" ya da "0" depolayabilir. Ancak, bu kapasitördeki yük yavaşça sızar ve periyodik olarak yenilenmesi gerekir. Bu yenileme işlemi nedeniyle DRAM daha fazla güç kullanır, ancak SRAM'e kıyasla daha yüksek depolama yoğunlukları ve daha düşük birim maliyetleri elde edebilir. ⓘ

SRAM Hücresi (6 Transistör)

DRAM Hücresi (1 Transistör ve bir kondansatör) ⓘ

Adresleme

Kullanışlı olması için bellek hücrelerinin okunabilir ve yazılabilir olması gerekir. RAM aygıtı içinde, bellek hücrelerini seçmek için çoğullama ve çoğullama çözme devresi kullanılır. Tipik olarak, bir RAM cihazı bir dizi A0... adres hattına sahiptir. An adres hatlarına sahiptir ve bu hatlara uygulanabilecek her bit kombinasyonu için bir dizi bellek hücresi etkinleştirilir. Bu adresleme nedeniyle, RAM cihazları neredeyse her zaman ikinin kuvveti olan bir bellek kapasitesine sahiptir. ⓘ

Genellikle birkaç bellek hücresi aynı adresi paylaşır. Örneğin, 4 bit 'genişliğinde' bir RAM çipi her adres için 4 bellek hücresine sahiptir. Genellikle belleğin genişliği ile mikroişlemcinin genişliği farklıdır, 32 bitlik bir mikroişlemci için sekiz adet 4 bitlik RAM yongasına ihtiyaç duyulacaktır. ⓘ

Genellikle bir cihaz tarafından sağlanabileceğinden 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, kalıp içi SRAM önbellekleri, harici önbellekler, DRAM, disk belleği sistemleri ve sanal bellek ya da sabit disk üzerindeki takas alanından oluşan bir bellek hiyerarşisine sahiptir. Bu bellek havuzunun tamamı birçok geliştirici tarafından "RAM" olarak adlandırılabilir, ancak çeşitli alt sistemler çok farklı erişim sürelerine sahip olabilir ve RAM'deki rastgele erişim teriminin arkasındaki orijinal kavramı ihlal edebilir. DRAM gibi bir hiyerarşi seviyesi içinde bile, bileşenlerin belirli satır, sütun, banka, sıra, kanal veya interleave organizasyonu, dönen depolama ortamına veya bir teybe erişim süresinin değişken olduğu ölçüde olmasa da, erişim süresini değişken hale getirir. 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 disk en altta olacak şekilde erişim süresini takip eder). ⓘ

Birçok modern kiĢisel bilgisayarda RAM, bellek modülleri ya da DRAM modülleri olarak adlandırılan ve yaklaĢık birkaç sakız çubuğu büyüklüğündeki modüllerin kolayca yükseltilebilen bir formunda gelir. Bunlar hasar gördüklerinde ya da değişen ihtiyaçlar daha fazla depolama kapasitesi gerektirdiğinde hızla değiştirilebilir. Yukarıda belirtildiği gibi, daha küçük miktarlarda RAM (çoğunlukla SRAM) CPU'ya ve anakart üzerindeki diğer IC'lere, ayrıca sabit disklere, CD-ROM'lara ve bilgisayar sisteminin diğer bazı parçalarına da entegre edilmiştir. ⓘ

RAM'in diğer kullanımları

Masaüstü RAM'in yaklaşık yarısı boyutunda bir SO-DIMM dizüstü RAM çubuğu. ⓘ

RAM, işletim sistemi ve uygulamalar için geçici depolama ve çalışma alanı olarak hizmet vermenin yanı sıra çok sayıda başka şekilde de kullanılır. ⓘ

Sanal bellek

Çoğu modern işletim sistemi RAM kapasitesini artırmak için "sanal bellek" olarak bilinen bir yöntem kullanır. Bilgisayarın sabit diskinin bir kısmı disk belleği dosyası ya da çizik bölüm için ayrılır ve fiziksel RAM ile disk belleği dosyasının birleşimi sistemin toplam belleğini oluşturur. (Örneğin, bir bilgisayarda 2 GB (1024³ B) RAM ve 1 GB sayfa dosyası varsa, işletim sistemi 3 GB toplam belleğe sahiptir). Sistemin fiziksel belleği azaldığında, yeni verilere yer açmak ve daha önce takas edilen bilgileri RAM'e geri okumak için RAM'in bazı bölümlerini sayfa dosyasına "takas" edebilir. Bu mekanizmanın aşırı kullanımı, sabit disklerin RAM'den çok daha yavaş olması nedeniyle, sistem performansının düşmesine neden olur ve genel olarak sistem performansını engeller. ⓘ

RAM disk

Yazılım, bilgisayarın RAM'inin bir bölümünü "bölümlere ayırarak" RAM diski olarak adlandırılan çok daha hızlı bir sabit disk gibi davranmasını sağlayabilir. RAM disk, bellek yedek pil kaynağına sahip olacak şekilde ayarlanmadığı ya da RAM diskteki değişiklikler uçucu olmayan bir diske yazılmadığı sürece bilgisayar kapatıldığında depolanan verileri kaybeder. RAM diski, RAM diski başlatıldığında fiziksel diskten yeniden yüklenir. ⓘ

Gölge RAM

Bazen, nispeten yavaş bir ROM çipinin içeriği daha kısa erişim süreleri sağlamak için okuma/yazma belleğine kopyalanır. Daha sonra ROM yongası devre dışı bırakılırken, başlatılmış bellek konumları aynı adres bloğunda (genellikle yazma korumalı) değiştirilir. Bazen gölgeleme olarak da adlandırılan bu işlem hem bilgisayarlarda hem de gömülü sistemlerde oldukça yaygındır. ⓘ

Yaygın bir örnek olarak, tipik kişisel bilgisayarlardaki BIOS genellikle "gölge BIOS kullan" veya benzeri bir seçeneğe sahiptir. Etkinleştirildiğinde, BIOS'un ROM'undaki verilere dayanan işlevler bunun yerine DRAM konumlarını kullanır (çoğu ekran kartı ROM'unun veya diğer ROM bölümlerinin gölgelenmesini de değiştirebilir). Sisteme bağlı olarak bu durum performans artışı sağlamayabilir ve uyumsuzluklara neden olabilir. Örneğin, gölge RAM kullanıldığında bazı donanımlara işletim sistemi tarafından erişilemeyebilir. Bazı sistemlerde BIOS önyüklemeden sonra doğrudan donanım erişimi lehine kullanılmadığı için fayda varsayımsal olabilir. Boş bellek, gölge ROM'ların boyutu kadar azalır. ⓘ

Son gelişmeler

Güç kesildiğinde verileri koruyan birkaç yeni uçucu olmayan RAM türü geliştirilme aşamasındadır. Kullanılan teknolojiler arasında karbon nanotüpler ve Tünel manyetorezistansı kullanan yaklaşımlar bulunmaktadır. Birinci nesil MRAM'ler arasında, 2003 yazında 0.18 µm teknolojisiyle 128 kbit'lik (128 × 2¹⁰ bayt) bir çip üretilmiştir. Haziran 2004'te Infineon Technologies yine 0.18 µm teknolojisine dayanan 16 MB'lık (16 × 2²⁰ bayt) bir prototipi tanıttı. Şu anda geliştirilmekte olan iki 2. nesil teknik bulunmaktadır: 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 işleyen bir karbon nanotüp bellek prototipi 10 GB (10 × 2³⁰ bayt) dizisi inşa etmiştir. Ancak bu teknolojilerden bazılarının DRAM, SRAM ya da flash bellek teknolojisinden önemli bir pazar payı alıp alamayacağını zaman gösterecek. ⓘ

2006 yılından bu yana, 256 gigabaytı aşan kapasitelere ve geleneksel diskleri çok aşan performansa sahip "katı hal sürücüleri" (flash belleğe dayalı) kullanıma sunulmuştur. Bu gelişme, geleneksel rastgele erişimli bellek ile "diskler" arasındaki tanımı bulanıklaştırmaya başlamış ve performans farkını önemli ölçüde azaltmıştır. ⓘ

"EcoRAM" gibi bazı rastgele erişimli bellek türleri, düşük güç tüketiminin hızdan daha önemli olduğu sunucu çiftlikleri için özel olarak tasarlanmıştır. ⓘ

Bellek duvarı

"Bellek duvarı", CPU ve CPU çipinin dışındaki bellek arasında giderek artan hız eşitsizliğidir. Bu eşitsizliğin önemli bir nedeni, bant genişliği duvarı olarak da adlandırılan çip sınırlarının ötesindeki sınırlı iletişim bant genişliğidir. 1986'dan 2000'e kadar CPU hızı yıllık %55 oranında artarken bellek hızı sadece %10 oranında artmıştır. Bu eğilimler göz önüne alındığında, bellek gecikmesinin bilgisayar performansında ezici bir darboğaz haline gelmesi bekleniyordu. ⓘ

CPU hızındaki gelişmeler kısmen büyük fiziksel engeller nedeniyle, kısmen de mevcut CPU tasarımlarının bir anlamda bellek duvarına çarpmış olması nedeniyle önemli ölçüde yavaşladı. Intel bu nedenleri 2005 tarihli bir belgede özetlemiştir. ⓘ

Her şeyden önce, çip geometrileri küçüldükçe ve saat frekansları yükseldikçe, transistör kaçak akımı artar, bu da aşırı güç tüketimine ve ısıya yol açar... İkinci olarak, bellek erişim süreleri artan saat frekanslarına ayak uyduramadığından, daha yüksek saat hızlarının avantajları kısmen bellek gecikmesi ile ortadan kalkmaktadır. Üçüncüsü, bazı uygulamalar için geleneksel seri mimariler, işlemciler hızlandıkça daha az verimli hale gelmekte (Von Neumann darboğazı olarak adlandırılan durum nedeniyle) ve frekans artışlarının sağlayabileceği kazanımların altını daha da oymaktadır. Buna ek olarak, kısmen katı hal cihazlarında endüktans üretme araçlarındaki sınırlamalar nedeniyle, özellik boyutları küçüldükçe sinyal iletimindeki direnç-kapasitans (RC) gecikmeleri artmakta ve frekans artışlarının ele almadığı ek bir darboğaz oluşturmaktadır. ⓘ

Sinyal iletimindeki RC gecikmeleri, 2000-2014 yılları arasında CPU performansında yıllık ortalama en fazla %12,5'lik bir iyileşme öngören "Clock Rate versus IPC: The End of the Road for Conventional Microarchitectures" raporunda da belirtilmiştir. ⓘ

Farklı bir kavram olan işlemci-bellek performans açığı, 2 boyutlu bir çipte birbirinden daha uzak olan mantık ve bellek unsurları arasındaki mesafeyi azaltan 3 boyutlu entegre devreler tarafından ele alınabilir. Bellek alt sistemi tasarımı, zaman içinde genişleyen boşluğa odaklanmayı gerektirmektedir. Bu boşluğu kapatmanın ana yöntemi, işlemcinin yakınındaki son işlemleri ve talimatları barındıran ve sıkça çağrıldıkları durumlarda bu işlemlerin veya talimatların yürütülmesini hızlandıran küçük miktarlarda yüksek hızlı bellek olan önbelleklerin kullanılmasıdır. Genişleyen uçurumla başa çıkmak için çoklu önbellekleme seviyeleri geliştirilmiştir ve yüksek hızlı modern bilgisayarların performansı gelişen önbellekleme tekniklerine dayanmaktadır. İşlemci hızındaki artış ile ana bellek erişim hızındaki gecikme arasında %53'e varan bir fark olabilmektedir. ⓘ

Katı hal sabit diskleri, 2012'de SATA3 aracılığıyla ~400 Mbit/s'den 2018'de NVMe/PCIe aracılığıyla ~3 GB/s'ye kadar hızlarını artırmaya devam ederek RAM ve sabit disk hızları arasındaki farkı kapatmıştır, ancak RAM, 25 GB/s'ye kadar çıkabilen tek şeritli DDR4 3200 ve daha da hızlı modern GDDR ile büyüklük sırasına göre daha hızlı olmaya devam etmektedir. 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 TB RAM binlerce dolara mal olurken, 1 terabayt SSD depolama alanı 200 dolara alınabilir. ⓘ

Hafıza duvarı teriminden, ilk olarak "Hafıza Duvarına Çarpmak: Belli Olanın Anlamı"nda bahsedilmiştir. Bu CPU ve hafıza hızı arasının açılmasına dikkat çekmek için söylenmiştir. 1986'dan 2000'e, CPU hızı yıllık %55'lik bir hızla gelişirken hafıza hızı %10'luk bir gelişme göstermiştir. Bu yüzden hafıza gecikmesinin bilgisayar performansı açısından çok büyük bir darboğaz yaratması beklenmiştir. ⓘ

Sinyal üretimindeki RC gecikmeleri "saat hızı ve IPC: Geleneksel Mimari İçin Yolun Sonu" adlı kitapta belirtilmiştir. Burada anlatılan 2000-2014 arasında yıllık CPU gelişiminin maksimum %12.5 olacağıdır. Intel'in yeni işlemcilerinde görüldüğü gibi bu yavaşlama belirginleşmiştir. Fakat yine de Core2, Pentium 4'ten sonra epey kayda değer bir gelişme olarak görülmektedir. ⓘ

Zaman Çizelgesi

SRAM

Statik rastgele erişimli bellek (SRAM) ⓘ

Giriş tarihi	Çip adı	Kapasite (bit)	Erişim süresi	SRAM tipi	Üretici(ler)	Süreç	MOSFET	Ref
Mart 1963	—	1-bit	?	Bipolar (hücre)	Fairchild	—	—
1965	?	8-bit	?	Bipolar	IBM	?	—
	SP95	16-bit	?	Bipolar	IBM	?	—
	?	64-bit	?	MOSFET	Fairchild	?	PMOS
1966	TMC3162	16-bit	?	Bipolar (TTL)	Transitron	?	—
	?	?	?	MOSFET	NEC	?	?
1968	?	64-bit	?	MOSFET	Fairchild	?	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	1,500 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 ns	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

Dinamik rastgele erişimli bellek (DRAM) ⓘ

Giriş tarihi	Çip adı	Kapasite (bit)	DRAM tipi	Üretici(ler)	Süreç	MOSFET	Alan	Ref
1965	—	1 bit	DRAM (hücre)	Toshiba	—	—	—
1967	—	1 bit	DRAM (hücre)	IBM	—	MOS	—
1968	?	256 bit	DRAM (IC)	Fairchild	?	PMOS	?
1969	—	1 bit	DRAM (hücre)	Intel	—	PMOS	—
1970	1102	1 kbit	DRAM (IC)	Intel, Honeywell	?	PMOS	?
	1103	1 kbit	DRAM	Intel	8,000 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	1,500 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	FRAM	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

Eşzamanlı dinamik rastgele erişimli bellek ⓘ

RAM çeşitleri

DRAM

Ekonomik nedenlerden dolayı, kişisel bilgisayarlarda, iş istasyonlarında, kontrol edilmeyen oyun konsollarında (Playstation, Xbox gibi) geniş hafızalar dinamik RAM'lerden oluşur. Bilgisayarın diğer kısımları zula hafıza (ön hafıza) ve diğer disklerdeki veri tamponları statik RAM kullanır. ⓘ

Dinamik rastgele erişimli hafıza (DRAM) tümleşik devrelerin plastik ambalaja metal iğnecikler ile bağlanıp, sinyaller ile kontrol edilecek biçimde üretilir. Dinamik denmesinin nedeni enerjiyi saklamak için saniyede yüz defaya yakın içinde bulunan kondansatörlerin yüklenmesi gerekir. Günümüzde bu DRAM'ler kolay kullanım için rahat takılacak modüllerden oluşur. ⓘ

SRAM

Her hücre için altı adete varan transistör kullanılır. Bu tip RAM'lerde bilgiler yüklendikten sonra sabit kalır. Sürekli enerji tazelemesi gerekmemektedir. SRAM (statik RAM), DRAM'den daha hızlı ve daha güvenilirdir ama onun kadar yaygın değildir. SRAM'lerin üretim maliyetlerinin DRAM'lerinkine oranla çok daha yüksektir. ⓘ

SDRAM Tipleri ⓘ
Tipi	Veri Genişliği (Byte)	Hızı (MHz)	Kapasite (MB/s) (Veri Genişliği x Hız)
PC66	8	66	532
PC100	8	100	800
PC133	8	133	1064

ECC

Bilindiği gibi bilgisayardaki bilgiler 1 ve 0’lardan oluşmaktadır. Bu değerler bazen ortam hataları, elektronik parazitler veya kötü bağlantılar gibi sebeplerden değişebilmektedir. Mesela 1 değeri 0’a dönüşebilir. Bu durum karşısında hatayı düzeltmek için ECC parite biti kullanılır. ⓘ

Güvenlik kaygıları

Basit modellerin aksine (ve belki ortak inanç) modern SDRAM modülleri içeriğini bilgisayar kapatılmadan hemen kaybetmez.Bu süreç oda sıcaklığında birkaç saniye sürer ama düşük sıcaklıklarda dakika kadar uzatılabilir.Bu nedenle normal çalışma belleğinde saklanan tüm verileri kurtarmak mümkündür (SDRAM modülleri gibi). Bu bazen bir soğuk çizme saldırısı(cold boot attack) ya da buz adam saldırısı olarak adlandırılır. ⓘ