SSD’lerde DRAM Nedir, Ne İşe Yarar?

Teknoloji ilerledikçe katı hal sürücüleri (SSD’ler) ve sabit diskler (HDD’ler) arasındaki fark giderek açılıyor. Sürekli gelişen 3D NAND teknolojileri, sürücülerin beyni olarak nitelendirebileceğimiz kontrolcüler, PCIe teknolojileri ve DRAM derken kısa sürede SSD’ler çağ atladı.

Yeni bir SSD arıyorsanız diğer faktörlerin yanı sıra dikkat etmeniz gereken önemli bir unsur daha var ve bugün ona değineceğiz: Sürücülerde DRAM. Bu bağlamda karşınıza iki seçenek çıkıyor: DRAM’e sahip SSD’ler ve DRAM’siz SSD’ler.

Detaylarına kapsamlıca değindiğimiz DRAM, dinamik ve uçucu doğası ile veri alma ve depolama hızını önemli ölçüde artırabiliyor. Bunun yanında sağladığı farklı avantajlar da var. Şimdi iki SSD türü arasındaki farklılıkları inceleyip, daha kolay seçim yapabilmeniz için gerekli tüm ayrıntıları vermeye çalışacağız.

Önce kısaca bir bellek türü olan DRAM’den bahsedelim. Aslında bilgisayarınıza taktığınız RAM’ler DRAM dediğimiz bellek çiplerini kullanıyor. Bu çipler farklı kapasitelerle birlikte SSD’lere de yerleştiriliyor. Çalışma mantığı temelde aynı, ancak normal sistem belleğiyle farklılıklar var.

DRAM bugün kullandığımız en yaygın RAM türü diyebiliriz. Bilgisayarlarımıza taktığımız RAM DIMM’ler (çift sıralı bellek modülleri) aslında DRAM belleklerdir. Windows PC’ler ve Apple Macintosh aygıtları da dahil olmak üzere masaüstü ve dizüstü bilgisayarlarda bir tür DRAM kullanılmakta. Ayrıca iş istasyonları ve sunucularda da bellekler bulunmak zorunda. Buna ek olarak, DRAM yongaları genellikle üst düzey modeller olmak üzere HDD ve SSD’nin içinde ayrı bir bileşen olarak da bulunabilir.

Micron DRAM

DRAM (Dinamik Rastgele Erişimli Bellek), bilgisayarınız için verilerin hızlı ve kısa süreli erişim için depolandığı geçici bir bellek bankasıdır. Örneğin bilgisayarınızda bir uygulamayı başlattığınızda, anakartınızdaki işlemci program verilerini depolama aygıtınızdan (SSD/ HDD) alır ve DRAM’e gönderir. DRAM, depolama aygıtlarınızdan (SSD’ler bile) çok daha hızlı olduğu için CPU bu verilere hızlıca erişebilir ve bu da bilgisayarın daha seri çalışmasını sağlar.

DRAM hızı, gecikmesi ve kapasitesi, bilgisayarınızdaki uygulama ve oyunların performansını doğrudan etkiler. Ayrıca işletim sistemindeki çoklu görevlerin çalışma şekli için de oldukça önemlidir. Bu nedenle daha hızlı ve yüksek kapasiteli DRAM önemli. Peki konu katı hal sürücülerine gelirse?

RAM ana sistem belleği olarak kullanılıyor bildiğiniz üzere, SSD’lerdeki DRAM ise sadece belli bir amaca hizmet ediyor. NAND belleklere kıyasla çok daha hızlı çalışan DRAM, tampon görevi görerek tıpkı sistem genelinde olduğu gibi verileri tutmak ve ulaştırmakla görevli.

Depolama cihazı ile bilgisayar arasında köprü görevi gören dinamik bellekler SSD’lerin performansına doğrudan etki etmekte. NAND flash tabanlı sürücülerin uzun süreli veri depolama hücrelerinin aksine, DRAM önbelleği sık erişilen bilgiler için hızlı bir depolama ortamı sağlıyor. Böylece gecikme süresi düşük tutulurken verilere daha hızlı erişim sağlanabiliyor.

Bu özellik, uygulamaların yüklenmesi veya işletim sisteminin hızlı bir şekilde başlatılması gibi anlık veri erişimi gerektiren görevlerle uğraşırken önemini daha fazla hissettiriyor. DRAM önbelleğin uyarlanabilir yapısı, depolama cihazının performansını kullanım modellerine göre optimize etmesini sağlıyor. Sık erişilen veriler, kolay erişim için önbellekte tutuluyor ve bu da düzenli olarak değiştirdiğiniz uygulamaların yüklenme süresini önemli ölçüde azaltabiliyor.

SSD bileşenleri.

SSD’nizin bir DRAM önbelleğe sahip olup olmadığını fiziksel olarak inceleyerek ya da teknik özelliklerini kontrol ederek anlayabilirsiniz. Bu konu için ayrı bir başlık açacağız.

Dinamik belleğin avantajları dezavantajlara göre daha önemli. Önbellekte saklanan bilgiler güvende değil ve bir elektrik kesintisi ya da sistem çökmesi durumunda kaybolacaktır. Bu küçük olumsuz yanını görmezden gelebiliriz. Zira önbelleğin sağladığı daha hızlı yükleme süreleri ve veri okuma/yazma hızları gibi avantajlar çok değerli.

Birçok kullanıcı SSD performansını yalnızca okuma ve yazma hızları gibi ölçütlerle ilişkilendirir, ancak dikkat etmeniz gereken farklı konular da var. Örneğin sürücüler dosya aktarım işlemi yaparken performansını koruyabiliyor, üst seviyede tutabiliyor mu? Özetle sürdürülebilir performans da önemli, DRAM bu konuda önemli katkı sağlıyor. Sürdürülebilir performans, sürücünün uzun süreli ve yoğun kullanım sırasında tutarlı hızları demek. DRAM önbelleğin asıl önemi de burada ortaya çıkmakta.

Veri okuma veya yazma hızını doğrusal olarak ölçen sıralı performansın aksine, sürekli performans sürücünün değişen iş yükleri altında tutarlı hızlar sunma becerisini temsil ediyor. DRAM önbellek, zaman içinde performans düşüşüne yol açabilecek rastgele erişim modellerinin etkisini azaltarak sürekli performansa önemli ölçüde katkıda bulunmakta.

Teknolojik cihazları kullanırken sürekli bazı verilere ulaşmaya çalışırız, SSD’lerdeki kontrolcüler de bu verileri bizim önümüze getirmek için görev yapıyor DRAM dediğimiz önbellek sık erişilen bilgilerin hazır olmasını sağlayarak sürücünün yavaşlamasını önlüyor. Bir şeyi gidip almak mı daha hızlı sürer, yoksa önünüzde hazır olan bir şeye uzanmak mı? İster büyük dosyalar kopyalansın, ister karmaşık yazılımlar çalıştırılsın ya da çok sayıda uygulama ile çoklu görevler gerçekleştirilsin, bir SSD’de DRAM önbelleğinin bulunması performansa her zaman olumlu katkı sağlamakta.

Nerelerde Kullanılır?

• Yüksek Performanslı Bilgi İşlem: Bilgi araştırması, mantıksal simülasyonlar ve yapay zeka gibi yüksek performanslı bilgi işlem gerektiren uygulamalar için çok uygun. Ayrılmış bir önbelleğin varlığı, bilgiye daha hızlı ulaşılmasını ve işlenmesini sağlayarak daha iyi yürütme ve daha az hareketsizlik sağlar.
• Oyun: Oyuncular, DRAM’li SSD’lerin sunduğu daha hızlı yükleme sürelerinden ve daha akıcı oyun deneyiminden faydalanmak isteyebiliyor. Yüksek hızlar ve düşük gecikme, oyundaki nesnelerin, kaplamaların ve kaynakların daha hızlı yüklenmesini sağlayabiliyor.
• Medya Düzenleme ve Prodüksiyon: Video düzenleme, grafik tasarım ve diğer medya yoğun görevlerle çalışan profesyoneller için DRAM’li SSD’ler daha uygundur. Büyük dosya boyutları ve bilgileri hızlı bir şekilde işleme kapasitesi, yüksek çözünürlüklü medya içeriğinin sorunsuz bir şekilde düzenlenmesine ve oluşturulmasına imkan sağlıyor.
• Veri Tabanı Yönetimi: Bu tür ürünler genellikle hızlı bilgi erişiminin ve yüksek iş hacminin temel olduğu veri tabanı sunucularında ve bilgi merkezlerinde kullanılıyor. DRAM, giriş/çıkış (I/O) gecikmesini azaltmaya yardımcı olarak veri tabanı sorgularını hızlandırıyor.

Bahsettiğimiz gibi, bazı SSD’ler DRAM yongaları içerirken bazıları içermiyor. Katı hal sürücüleri sadece bir kontrolcü ve bir grup NAND flash’tan ibaret değil. DRAM de kendi başına bir çip. Şöyle düşünebilirsiniz, almış olduğunuz ürünün PCB’sinde bu çipten bulunmuyor. Hepsi bu kadar. Bulunmadığından dolayı da bahsettiğimiz avantajlardan yararlanamıyorsunuz.

DRAM’siz bir SSD örneği.

DRAM, SSD’nin NAND flash yazma işlemlerinin karmaşıklıklarını yönetmesine yardımcı olabiliyor. Ayrıca SSD’lerin, NAND flash’tan tamamen farklı olan HDD’ler için tasarlanmış bir protokol aracılığıyla işlemcilerle iletişim kurmasına yardımcı olmakta. SSD’nin dahili DRAM’i meta verileri depolar, yazma verilerini arabelleğe alır, kısa yazmaları daha uzun olanlarla birleştirir ve çöp toplama için SSD’nin içinde dolaşan verileri arabelleğe alıyor.

Nerelerde Kullanılır?

• Genel Bilgi İşlem: DRAM’siz SSD’ler, web’de gezinme, arşiv ve medya kullanımı gibi normal bilgisayar görevleri için uygundur. Bu SSD’ler, geniş işlem kontrolüne ihtiyaç duymadan geleneksel kullanım tasarımları için tatmin edici ve uygun maliyetli bir depolama çözümü sunuyor.
• Düşük Maliyetli Sistemler: Yüksek maliyetlerden kaçınmak isteyen kullanıcılar için daha makul bir alternatif. Maliyet-etkinlik ve uygulama arasında bir denge sağlayarak sınırlı bütçeli veya hafif iş yükleriyle çalışan kullanıcılar için ideal.
• Mobil Cihazlar: DRAM’siz SSD’ler, güç verimliliği ve maliyet verimliliğinin temel değişkenler olduğu akıllı telefonlar ve tabletler gibi çok yönlü cihazlar için iyi bir seçenek.
• İnce ve Hafif Dizüstü Bilgisayarlar: DRAM’den yoksun ürünler genellikle ince ve hafif dizüstü bilgisayarlarda kullanılmakta. Bu sayede enerji tasarruflu bilgisayarlar tasarlanabiliyor.

Şimdi hızlıca aradaki farklarla birlikte avantajlara ve dezavantajlara göz atalım:

Performans

Sıkça bahsettiğimiz gibi DRAM taşıyan sürücüler daha performanslı. Özel olarak entegre edilen önbelleğin kontrolcü ve NAND belleklere yakın olması, daha hızlı bilgi erişimi ve daha hızlı değişim oranları sağlıyor. Bu durum özellikle çoklu görevler ve okuma/yazma işlemlerine yoğun olarak bağlı olan senaryolarda fayda sağlamakta.

DRAM’li SSD’leri kullanarak bilgisayarınız ilgili verileri bulmak için SSD’nin içinde dolaşmak yerine doğrudan daha hızlı olan DRAM önbelleğe başvurabilir. Böylelikle gerekli verilere ulaşmak ve almak için daha kısa süreler elde edilir.

Diğer yandan DRAM içermeyen SSD’ler, veri haritasını doğrudan daha yavaş olan NAND flash belleğe depolar. Bu da DRAM SSD’lere göre nispeten daha düşük performansa neden olur. Böyle ürünler DRAM’li olanlara göre daha yavaş olsa da, üreticiler Host Memory Buffer (HMB) adında bir teknoloji kullanmaya başladı.

Kullanım Ömrü

Her SSD’nin bir garanti süresi olduğunu biliyorsunuz. Çoğu DRAM’siz SSD 3 yıl garanti sunarken, tanınmış markaların DRAM barındıran SSD’leri 5 yıla kadar garanti sunabiliyor. DRAM’siz sürücüler, veri haritasını doğrudan NAND flaşa depolayarak bellek hücrelerinde daha fazla aşınma ve yıpranmaya neden oluyor. Tahmin etmiş olmalısınız, bu da SSD’nin kullanım ömrünü önemli ölçüde azaltıyor.

DRAM taşıyan SSD’ler, Programlama ve Silme (P/E) döngülerini tüm bloklara eşit şekilde uygulayarak sürekli kullanımdan kaynaklanan aşınma ve yıpranmayı en aza indirerek sabit diskin ömrünü uzatan aşınma dengeleme özelliğini kullanmakta.

Fiyatlar

Sürücü üzerinde özel bir DRAM yongası bulunan DRAM SSD’ler, DRAM’siz SSD’lere göre daha pahalıdır. Geçmişte fiyat farkı daha açıktı, zaman geçtikçe aradaki fark daralmaya başladı. Haliyle bir ürüne ekstra bir çip dahil etmek maliyeti artırıyor. Lakin günümüzde aradaki fiyat farkları göz ardı edilebilir seviyede.

Güç Tüketimi

Ekstra DRAM’in güç tüketimi konusunda bir dezavantajı var, ancak bu göze görünür bir şey değil. DRAM’in çalışması için doğal olarak sürekli güce ihtiyacı var, yani güç tüketimi biraz daha fazla.

Güç tüketimi masaüstü bilgisayarlar için büyük bir sorun olmasa da, dizüstü bilgisayarlar ve bataryaya bağımlı diğer cihazlar için biraz daha önemli. Yine de ekstra güç tüketiminin fazla olmadığını belirtelim.

DRAM önbelleği SSD’nizin performansını artırmak için harika bir yol olsa da HMB gibi alternatif teknolojiler belirli zorlukların ve kısıtlamaların üstesinden gelebiliyor. HMB teknolojisine sahip olan bir SSD, sistem RAM’inin bir kısmını önbelleğe alma amacıyla tampon olarak kullanabiliyor. Bu yaklaşım, SSD’deki özel bir DRAM önbelleğine benzer avantajlar elde etmek için sistem RAM’inin yüksek hızlı ve uçucu olmayan yapısından yararlanmakta.

HMB’nin dikkate değer bir diğer avantajı ise SSD’ler için üretim maliyetlerini azaltma potansiyeli. Üreticiler, sistemin mevcut RAM’ine güvenerek daha uygun maliyetli sürücüler üretebiliyor ve DRAM’li SSD’lere benzer şekilde avantajlar sağlayabiliyor.

Ancak HMB’nin sınırlamaları da yok değil. Özel olarak yerleştirilen bir DRAM çipinin aksine, HMB’nin etkinliği mevcut sistem RAM’ine bağlı. Ayrıca sistemin kendisi tarafından desteklenmesi gerekiyor,  örneğin PS5 HMB’yi desteklemiyor. HMB destekli ürünler ek yük nedeniyle DRAM’e kıyasla daha yavaş çalışmakta. Ek olarak, yalnızca NVMe sürücülerde HMB kullanmak mümkün. Yani SATA sürücülerde böyle bir seçenek yok.

Tüm bilgilerden sonra aklınızda bir şeyler canlanmış olmalı. DRAM’siz bir SSD’ye yatırım yapma kararı tamamen önceliklerinize bağlı. Eğer bütçeniz kısıtlıysa ve DRAM’e ihtiyaç duyan ağır iş yükleri üzerinde çalışmıyorsanız böyle bir ürün elbette alınabilir.

Özel önbellek yongasından yoksun sürücüler, daha düşük maliyetle yeterli kapasite sağlayarak büyük depolama ihtiyaçları olan ancak her senaryoda ışık hızında performansa ihtiyaç duymayan kullanıcılar için cazip bir seçim. Sadece genel bir iş bilgisayarı ve evde standart olarak kullanılan basit bir bilgisayar için yine ideal.

Eğer yüksek yer kaplayan ve kaliteli grafiklere sahip oyunlar oynuyorsanız, video ve grafik düzenleme işleri yapıyorsanız veya yukarıda bahsettiğimiz avantajlar sizin için herhangi bir nedenle önemliyse DRAM barındıran bir sürücü tercih edebilirsiniz.

Son olarak, işletim sisteminin yüklü olduğu önyükleme sürücüleri için de DRAM’li bir SSD daha mantıklı. Sadece depolama sürücüsü olarak kullanacaksanız DRAM’siz SSD’lere bakabilirsiniz.

Peki DRAM’li ya da DRAM’siz bir SSD’ye sahip olduğunuzu nasıl anlarsınız? Fiziksel olarak SSD’nin üzerinde DRAM olup olmadığını kontrol edebilirsiniz, ancak buna gerek yok.

İnternet üzerinde şimdiye kadar piyasaya sürülen çoğu SSD’nin tüm özelliklerini içeren bazı listeler mevcut. Örneğin bir Technopat tarafından hazırlanan listeye bu bağlantı üzerinden ulaşabilirsiniz. Diğer taraftan, bazı zamanlar üreticiler ürün teknik özellik sayfalarında DRAM’den özellikle bahsedebiliyor. Teknik özellik sayfalarında bilgiye ulaşamazsanız, internet üzerinde daha kapsamlı bir araştırma yapmanız gerekecek.

DRAM bir rastgele erişimli bellek türü, NAND (Not AND) ise bir mantık kapısı türüdür. Her ikisi de veri depolamak için kullanılsa da, yapı, işlev, performans ve uygulama açısından birçok farklılık var.

İlk olarak, DRAM ve NAND farklı şekilde yapılandırılmış bellek türleri. DRAM, her biri bir kapasitör ve bir anahtardan oluşan ayrı bellek hücrelerinden oluşur. Verileri okurken ve yazarken, DRAM’in verileri sabit tutmak için kapasitörü periyodik olarak yenilemesi gerekir. NAND ise mantık kapılarının açılıp kapanmasını kontrol ederek verilerin depolanmasını ve okunmasını gerçekleştirmek için birbirine bağlanan bir dizi mantık kapısından oluşan, kapısız mantık tasarımına dayalı elektronik bir bileşendir.

İkinci olarak, DRAM ve NAND farklı çalışma prensibine sahip. DRAM, bir kapasitörde yük tutarak verileri depolar. Verilerin okunması gerektiğinde, DRAM kapasitördeki yükü bir iletim hattı üzerinden işlenmek üzere devreye okur. Veri yazarken, yük kondansatöre aktarılır ve giriş sinyaline bağlı olarak şarj edilir veya boşaltılır. Öte yandan NAND, verileri geçitsiz mantık aracılığıyla depolar ve okur. Veri yazarken, NAND mantık kapısının durumunu kontrol etmek için giriş sinyalini kullanır ve verileri mantık kapısındaki yükte depolar. Veri okunurken ise mantık kapısının çıkış sinyali içinde depolanan veriyi göstermekte.

DRAM ve NAND performans açısından da farklılık gösteriyor. DRAM’in okuma ve yazma hızları genellikle çok yüksektir çünkü verileri yük aktarımı yoluyla okur ve yazar. Öte yandan, NAND nispeten yavaş okuma ve yazma hızlarına sahiptir çünkü veri depolama ve okuma için mantık kapılarından giriş ve çıkış sinyallerine ihtiyaç duyar. Aslına bakarsanız NAND için yavaş diyoruz lakin bu durum son dönemde biraz değişti. PCIe 5.0 SSD’ler 14 GB/sn hıza varan okuma/yazma hızları sunabiliyor.

Ayrıca DRAM ve NAND arasında “depolama güvenirliği” açısından da fark var. Rastgele erişimli bellek, verileri sabit tutmak için kapasitansın (direnç) periyodik olarak yenilenmesini gerektirir, aksi takdirde zaman içinde veri kaybına yol açar. Öte yandan NAND, kapasitörlerde geçici olarak depolanan yük yerine mantık kapılarındaki yük durumunu sakladığı için daha iyi veri kalıcılığına sahiptir. Buna ek olarak NAND, hata tespit ve düzeltme kodları (ECC) aracılığıyla veri güvenilirliğini artırma gibi avantaja sahip.

Dahası, DRAM ve NAND’nin kullanım alanları da çok ayrı. DRAM’in hızlı okuma ve yazma özellikleri nedeniyle, gerçek zamanlı işlemler ve geçici depolama için bilgisayarlarda yaygın olarak kullanıldığını görüyoruz. Biz DRAM diyoruz lakin bunlar RAM’lerin üzerinde bulunan çiplerin adı. Siz RAM olarak anlayın.

NAND ise daha yavaş bir okuma/yazma hızına, daha büyük depolama kapasitesine sahip. Bu nedenle genellikle flash bellek, SSD’ler ve mobil cihazlar için bellek kartları gibi depolama ortamlarında kullanılır.

Özetlemek gerekirse, DRAM ve NAND yapı, çalışma prensibi, performans, güvenilirlik ve uygulama açısından birbirinden ayrışıyor. DRAM yüksek performansı (okuma/yazma) hızı nedeniyle “sistem belleği” olarak kabul görüyor. NAND ise daha büyük depolama kapasitesi ve daha iyi veri kalıcılığı nedeniyle “sistem depolama ürünü” olarak kullanılmakta. Ayrıca NAND’nin sadece SSD’lerde yer almadığını belirtelim. NAND flash yongalar USB belleğinizde, fotoğraf makinenizin SD kartında, SSD’lerde, hastane tıbbi ekipmanlarında ve endüstriyel robot makinelerde bulunabiliyor.