Kompyuter yadı

**Kompyuter yadı** informaciyanı, maǵlıwmatlardı hám programmalardı kompyuterde tez paydalanıw ushın saqlaydı. *Yad* termini kóbinese RAM, tiykarǵı yad yamasa birinshi dárejeli saqlaw ornı terminleri menen sinonim bolıp tabıladı. Tiykarǵı yad ushın gónergen sinonimlerine magnit yadrolı yad ushın "core" hám "store" sózlerin óz ishine aladı.

Tiykarǵı yad massalıq saqlaw qurılmasına salıstırǵanda joqarı tezlikte isleydi, al ǵalabalıq saqlaw qurılması ásterek , biraq bit ushın arzanıraq hám sıyımlılıǵı joqarıraq. Ashılǵan programmalardı hám aktiv islenip atırǵan maǵlıwmatlardı saqlawdan tısqarı, kompyuter yadı oqıw hám jazıw ónimdarlıǵın jaqsılaw ushın ǵalabalıq saqlaw keshi hám jazıw buferi xızmetin atqaradı. Operaciyalıq sistemalar islep turǵan programmalarǵa zárúr bolmaǵan jaǵdayda keshlew ushın RAM sıyımlılıǵın paydalanadı. Kerek bolǵan jaǵdayda, kompyuter yadınıń mazmunın saqlaw qurılmasına kóshiriwge boladı; bunı islewdiń keń tarqalǵan usılı - virtual yad dep atalatuǵın yad basqarıw texnikası bolıp tabıladı.

Zamanagóy kompyuter yadı yarım ótkizgishli yad túrinde ámelge asırıladı, bunda maǵlıwmatlar integral sxemadaǵı MOS tranzistorları hám basqa komponentlerden quralǵan yad yacheykalarında saqlanadı. Yarım ótkizgishli yadtıń eki tiykarǵı túri bar: turaqlı emes hám turaqlı. Turaqlı yad mısallarına flesh-yad hám ROM, PROM, EPROM hám EEPROM yadları kiredi. Turaqlı emes yad mısallarına birinshi dárejeli saqlaw ushın qollanılatuǵın dinamikalıq tosınnan kiriw yadı (DRAM) hám tiykarınan CPU keshi ushın qollanılatuǵın statikalıq tosınnan kiriw yadı (SRAM) kiredi.

Kópshilik yarım ótkizgishli yadlar hárbiri bir bit (0 yamasa 1) saqlaytuǵın yad yacheykalarına shólkemlestirilgen. Flesh-yad shólkemlestiriwi hár yad yacheykasına bir bit hám hár yacheykaǵa bir neshe bitti saqlay alatuǵın kóp dárejeli yacheykanı óz ishine aladı. Yad yacheykaları belgilengen sóz uzınlıǵındaǵı sózlerge gruppalanǵan, mısalı, 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64 yamasa 128 bit. Hár sózge N bitli ekilik adres arqalı kiriwge boladı, bul yadta 2*N* sózdi saqlawǵa múmkinshilik beredi.

## Tariyxı

1940-jıllardıń basında yad texnologiyası kóbinese bir neshe bayt sıyımlılıǵın támiynleytuǵın edi. Mıńlaǵan vakuum trubkaların qollanatuǵın birinshi elektronlı programmalanatuǵın cifrlı kompyuter ENIAC, vakuum trubkalarında saqlanǵan on onlıq sanlı 20 sanǵa baylanıslı ápiwayı esaplawlardı orınlay alatuǵın edi.

Kompyuter yadındaǵı kelesi áhmiyetli alǵa ilgerilew 1940-jıllardıń basında Dj. Presper Ekkert tárepinen islep shıǵarılǵan akustikalıq keshigiw sızıǵı yadı menen keldi. Eki ushında kvarc kristalları menen jabılǵan sınap toltırılǵan áynek trubkanı dúziw arqalı, keshigiw sızıqları informaciya bitlerin sınap arqalı tarqalatuǵın ses tolqınları túrinde saqlay alatuǵın, al kvarc kristalları bitlerdi oqıw hám jazıw ushın transdyuserler sıpatında xızmet etetuǵın edi. Keshigiw sızıǵı yadınıń sıyımlılıǵı bir neshe mıń bitke sheklengen edi.

Keshigiw sızıǵınıń eki alternativası - Uilyams trubkası hám Selektron trubkası 1946-jılı payda boldı, ekewi de saqlaw quralı sıpatında ayna trubkalardaǵı elektron nurların paydalanatuǵın edi. Katod-nur trubkaların qollanıp, Fred Uilyams birinshi tosınnan kiriw kompyuter yadı bolǵan Uilyams trubkasın oylap taptı. Uilyams trubkası Selektron trubkasına qaraǵanda kóbirek informaciyanı saqlay alatuǵın (Selektron 256 bit penen sheklengen edi, al Uilyams trubkası mıńlaǵan bitti saqlay alatuǵın) hám arzanıraq edi. Degen menen, Uilyams trubkası qorshaǵan orta tásirlerine júdá sezimtal bolǵan.

1940-jıllardıń aqırında turaqlı yadtı tabıw ushın háreketler baslandı. Magnit yadrolı yad elektr toǵı úzilgennen keyin de yadtıń saqlanıp qalıwına múmkinshilik berdi. Ol 1940-jıllardıń aqırında Frederik V. Vie hám An Van tárepinen islep shıǵarıldı hám 1950-jıllardıń basında Djey Forrester hám Yan A. Rayxman tárepinen jetilistirilip, 1953-jılı Whirlwind I kompyuteri menen kommerciyalıq jaqtan óndiriske shıǵarıldı. Magnit yadrolı yad 1960-jıllarda MOS yarım ótkizgishli yadı rawajlanǵanǵa shekem yadtıń eń basım forması boldı.

Birinshi yarım ótkizgishli yad 1960-jıllardıń basında bipolyar tranzistorlardı qollanıp, flip-flop sxeması sıpatında ámelge asırıldı. Diskret qurılmalardan jasalǵan yarım ótkizgishli yad birinshi ret 1961-jılı Texas Instruments kompaniyası tárepinen AQSH Hawa Kúshlerine jetkerip berildi. Sol jılı integral sxema (IC) chipindegi qattı deneli yad koncepciyası Fairchild Semiconductor kompaniyasınıń qollanbalı injeneri Bob Norman tárepinen usınıldı. Birinshi bipolyar yarım ótkizgishli yad IC chipi 1965-jılı IBM tárepinen usınılǵan SP95 boldı Yarım ótkizgishli yad magnit yadrolı yadqa qaraǵanda jaqsılanǵan ónimdarlıqtı usınǵanına qaramastan, ol úlkenirek hám qımbatıraq bolıp qaldı hám 1960-jıllardıń aqırına deyin magnit yadrolı yadtıń ornın tolıq iyeley almadı..

### MOS yadı
Metal-oksid-yarım ótkizgish maydanlı-effektli tranzistordıń (MOSFET) oylap tabılıwı metal-oksid-yarım ótkizgish (MOS) tranzistorların yad yacheykalarınıń saqlaw elementleri sıpatında ámeliy qollanıwǵa múmkinshilik berdi. MOS yadı 1964-jılı Fairchild Semiconductor kompaniyasında Djon Shmidt tárepinen islep shıǵarıldı. Joqarı ónimdarlıqtan tısqarı, MOS yarım ótkizgishli yadı magnit yadrolı yadqa qaraǵanda arzanıraq edi hám az quwat jumsaytuǵın edi. 1965-jılı, Korollik Radar Mekemesiniń Dj. Vud hám R. Ball atlı xızmetkerleri quwat támiynatı, kommutaciyalanǵan kross tárizli baylanıs, óshirgishler hám keshigiw sızıǵı saqlaw ornı ushın MOSFET quwat qurılmalarınan tısqarı, CMOS (komplementar MOS) yad yacheykaların qollanatuǵın cifrlı saqlaw sistemaların usındı. 1968-jılı Fairchild kompaniyasında Federiko Fadjin tárepinen kremniy-qaqpaq MOS integral sxema (MOS IC) texnologiyasınıń rawajlandırılıwı MOS yad chiplerin óndiriw múmkinshiligin berdi. NMOS yadı 1970-jıllardıń basında IBM tárepinen kommerciyalıq jaqtan óndiriske shıǵarıldı. MOS yadı 1970-jıllardıń basında basım (ústem) yad texnologiyası sıpatında magnit yadrolı yadtıń ornın iyeledi.

Turaqsız tosınnan kiriw yadınıń (RAM) eki tiykarǵı túri - statikalıq tosınnan kiriw yadı (SRAM) hám dinamikalıq tosınnan kiriw yadı (DRAM). Bipolyar SRAM 1963-jılı Fairchild Semiconductor kompaniyasında Robert Norman tárepinen oylap tabıldı, sońınan 1964-jılı Fairchild kompaniyasında Djon Shmidt tárepinen MOS SRAM islep shıǵarıldı. SRAM magnit yadrolı yadqa alternativa boldı, biraq maǵlıwmattıń hárbir biti ushın altı tranzistor talap etedi. SRAM kommerciyalıq paydalanıw 1965-jılı IBM kompaniyası System/360 Model 95 ushın ózleriniń SP95 SRAM chipin usınǵanda baslanǵan edi.

Toshiba kompaniyası 1965-jılı óziniń Toscal BC-1411 elektron kalkulyatorı ushın bipolyar DRAM yad yacheykaların usındı. Jaqsılanǵan ónimdarlıq usınǵanına qaramastan, bipolyar DRAM sol waqıtta basım orınǵa iye bolǵan magnit yadrolı yadtıń tómen bahası menen básekilese almadı. MOS texnologiyası házirgi DRAM ushın tiykar bolıp esaplanadı. 1966-jılı IBM Thomas J. Watson Research Center orayında Robert X. Dennard MOS yadı boyınsha jumıs islep atırǵan edi. MOS texnologiyasınıń ózgesheliklerin izertlew barısında, ol kondensatorlar dúziw múmkin ekenligin hám MOS kondensatorında zaryadtıń bar yamasa joq bolıwı bittiń 1 hám 0 bolıp kórsetiliwi múmkinligin, al MOS tranzistorı kondensatorǵa zaryadtı jazıwdı basqara alatuǵının anıqladı. Bul onıń bir tranzistorlı DRAM yad yacheykasın rawajlandırıwına alıp keldi. 1967-jılı Dennard MOS texnologiyasına tiykarlanǵan bir tranzistorlı DRAM yad yacheykası ushın patent berdi. Bul 1970-jıldıń oktyabr ayında birinshi kommerciyalıq DRAM IC chipi Intel 1103 chipine alıp keldi. Sinxronlı dinamikalıq tosınnan kiriw yadı (SDRAM) keyinirek 1992-jılı Samsung KM48SL2000 chipi menen debyut etti.

Yad termini, sonday-aq, kóbinese zamanagóy flesh-yadtı qosqanda, tek oqıw yadın (ROM) óz ishine alatuǵın turaqlı yadqa da qollanıladı. Programmalanatuǵın tek oqıw yadı (PROM) 1956-jılı American Bosch Arma Corporation kompaniyasınıń Arma bóliminde islegen Ven Cing Chou tárepinen oylap tabılǵan. 1967-jılı Bell Labs laboratoriyasınıń Davon Kang hám Saymon Se MOS yarım ótkizgishli qurılmasınıń qalqıwshı qaqpaǵı qayta programmalanatuǵın ROM yacheykası ushın qollanılıwı múmkin dep usındı, bul 1971-jılı Intel kompaniyasınıń Dov Fromanınıń EPROM (óshiriletuǵın PROM) oylap tabıwına alıp keldi. EEPROM (elektr jolı menen óshiriletuǵın PROM) 1972-jılı Elektrotexnikalıq laboratoriyada Yasuo Tarui, Yutaka Xayashi hám Kiyoko Naga tárepinen islep shıǵarıldı. Flesh-yad 1980-jıllardıń basında Toshiba kompaniyasında Fudjio Masuoka tárepinen oylap tabıldı. Masuoka hám onıń kásiplesleri 1984-jılı NOR-flesh, al 1987-jılı NAND-flesh oylap tabılǵanı haqqında prezentaciya isledi. Toshiba kompaniyası 1987-jılı NAND-flesh yadın kommerciyalıq jaqtan óndiriske shıǵardı.

Texnologiyalıq rawajlanıwlar hám masshtab ekonomikası (VLM) dep atalatuǵın kompyuterlerdi múmkin etti..

## Qubılmalı kategoriyaları

Turaqsız yad - saqlanǵan informaciyanı saqlap qalıw ushın elektr quwatı talap etiletuǵın kompyuter yadı. Kópshilik házirgi yarım ótkizgishli turaqsız yad ya statikalıq RAM (SRAM) yamasa dinamikalıq RAM (DRAM) bolıp tabıladı. DRAM stol sistema yadı ushın ústem orınǵa iye. SRAM processor keshi ushın qollanıladı. SRAM, sonday-aq, az yad talap etiletuǵın kishi ornatılǵan sistemalarda da tabıladı.

SRAM quwat qosılǵansha óz mazmunın saqlaydı hám ápiwayı interfeysti qollana aladı, biraq ádette hár bit ushın altı tranzistor paydalanadı. Dinamikalıq RAM interfeys hám basqarıw ushın quramalıraq bolıp, óz mazmunın joǵaltpaw ushın úziliksiz jańalaw ciklların talap etedi, biraq hár bit ushın tek bir tranzistor hám bir kondensator paydalanadı, bul oǵan joqarı tıǵızlıqqa erisiw hám bit ushın ádewir arzanıraq bahaǵa iye bolıw múmkinshiligin beredi.

### Turaqlı yad
Turaqlı yad quwat qosılmaǵan jaǵdayda da saqlanǵan informaciyanı saqlap qala aladı. Turaqlı yadqa mısallar - tek oqıw yadı, flesh-yad, magnitli kompyuter saqlaw qurılmalarınıń kópshilik túrleri (mısalı, qattı diskler, iyilmeli diskler hám magnitli lenta), optikalıq diskler hám magnitli baraban, qaǵaz lenta hám perfokartalar sıyaqlı erte kompyuter saqlaw usılları kiredi.

Islep shıǵarılıp atırǵan turaqlı yad texnologiyalarına ferroelektrlik RAM, programmalanatuǵın metallizaciya yacheykası, spin-kóshiriw momenti magnitli RAM, SONOS, qarsılıqlı tosınnan kiriw yadı, jarıs jolı yadı, Nano-RAM, 3D XPoint hám milliped yadı kiredi.

### Yarım-turaqlı yad
Yadtıń úshinshi kategoriyası - yarım-turaqlı yad. Bul termin quwat óshirilgennen keyin sheklengen turaqlı dawamlılıqqa iye bolǵan, biraq sońınan maǵlıwmatlar aqırında joǵalatuǵın yadtı súwretlew ushın qollanıladı. Yarım-turaqlı yadtı qollanıwdaǵı ádettegi maqset - turaqsız yadlar menen baylanıslı joqarı ónimdarlıq hám tuwrılıqtı turaqlı yadtıń ayırım artıqmashlıqların támiynlew menen birge usınıw bolıp tabıladı.

Mısalı, ayırım turaqlı yad túrleri jazılǵanda tozadı. Tozǵan yacheyka turaqsızlıǵı artadı, biraq basqa jaǵdayda islewin dawam etedi. Sonlıqtan, jiyi jazılatuǵın maǵlıwmat orınları tozǵan sxemalardı qollanıwǵa baǵdarlanıwı múmkin. Orın belgili bir saqlanıw waqıtı ishinde jańalanıp turılsa, maǵlıwmatlar jaramlı bolıp qaladı. Jańalanıwsız belgili bir waqıt ótkennen keyin, mánis uzaǵıraq saqlanıw múddetine iye az tozǵan sxemaǵa kóshirip alınadı. Birinshi gezekte tozǵan aymaqqa jazıw, tozbaǵan sxemalarda tozıwdı boldırmay turıp, joqarı jazıw tezligine múmkinshilik beredi.

Ekinshi mısal retinde, STT-RAM úlken yacheykalardı qurıw arqalı turaqlı etip isleniwi múmkin, biraq bul bit ushın bahanı hám quwat talapların arttıradı hám jazıw tezligin tómenletedi. Kishi yacheykalardı qollanıw bahanı, quwattı hám tezlikti jaqsılaydı, biraq yarım-turaqlı tártipke alıp keledi. Ayırım qollanbalarda, arttırılǵan turaqsızlıq turaqlı yadtıń kóp artıqmashlıqların támiynlew ushın basqarılıwı múmkin, mısalı, quwattı óshirip, biraq maǵlıwmatlar joǵalmastan aldın oyatıwǵa májbúrlew; yamasa tek oqıw maǵlıwmatların keshlew hám quwattı óshiriw waqıtı turaqlılıq shegarasınan asıp ketse, keshlengen maǵlıwmatlardı taslaw arqalı.

"Yarım-turaqlı" termini, sonday-aq, basqa yad túrlerinen quralǵan yarım-turaqlı tártipti súwretlew ushın qollanıladı, mısalı, nvSRAM, bul bir chipte SRAM hám turaqlı yadtı birgelikte alıp júredi, bunda sırtqı signal turaqsız yadtan turaqlı yadqa maǵlıwmatlardı kóshiredi, biraq eger kóshiriw ámelge asırılmastan aldın quwat óshirilse, maǵlıwmatlar joǵaladı. Basqa mısal - batareya menen quwatlanatuǵın RAM, ol sırtqı quwat óshirilgen jaǵdayda yad qurılmasın quwatlandırıw ushın sırtqı batareyanı qollanadı. Eger quwat uzaq waqıt dawamında óshirilgen bolsa, batareya tawsılıp qalıwı múmkin, bul maǵlıwmat joǵalıwına alıp keledi.

## Basqarıw
Kompyuter sistemasınıń durıs islewi ushın yadtı durıs basqarıw áhmiyetli. Zamanagóy operaciyalıq sistemalar yadtı durıs basqarıw ushın quramalı sistemalarǵa iye. Bunı orınlamaw qátelerge yamasa áste islewge alıp keliwi múmkin.

### Qáteler (Baglar)
Yadtı nadurıs basqarıw qáteler hám qáwipsizlik hálsizlikleriniń keń tarqalǵan sebebi bolıp tabıladı, sonıń ishinde tómendegi túrleri bar:

* Yad aǵıwı baǵdarlama operaciyalıq sistemadan yadtı soraǵanda hám jumısı tamamlanǵanda yadtı qaytarmaǵanda júz beredi. Bul qatesi bar baǵdarlama operaciyalıq sistema tawsılǵanda baǵdarlama isten shıqqansha áste-aqırın kóbirek yadtı talap etedi.
* Segmentaciya qátesi baǵdarlama óziniń ruqsatı joq yadqa kiriwge háreket etkende payda boladı. Ádette, bunday háreketti islegen baǵdarlama operaciyalıq sistema tárepinen toqtatıladı.
* Bufer tolıp ketiwi baǵdarlama ózine ajıratılǵan keńisliktiń aqırına shekem maǵlıwmat jazǵanda hám bunnan keyin de basqa maqsetler ushın ajıratılǵan yadqa maǵlıwmat jazıwdı dawam etkende júz beredi. Bul baǵdarlamanıń turaqsız islewine, sonıń ishinde yadqa kiriw qátelerine, nadurıs nátiyjelerge, baǵdarlamanıń toqtawına yamasa sistema qáwipsizliginiń buzılıwına alıp keliwi múmkin. Solay etip, olar kóplegen baǵdarlamalıq támiynat hálsizlikleriniń tiykarı bolıp, zıyanlı túrde paydalanılıwı múmkin.

### Virtual yad
Virtual yad - bul fizikalıq yadtı operaciyalıq sistema basqaratuǵın sistema bolıp, ádette kóp sanlı zamanagóy processorlardıń bólegi bolǵan yad basqarıw blogınıń járdeminde iske asırıladı. Ol hár qıylı túrdegi yadlardı paydalanıwǵa múmkinshilik beredi. Mısalı, ayırım maǵlıwmatlar RAM-da saqlanıwı múmkin, al basqa maǵlıwmatlar qattı diskte (máselen, almastırıw faylında) saqlanıp, kesh ierarxiyasınıń keńeytiliwi sıpatında xızmet etedi. Bul bir neshe artıqmashlıqlardı usınadı. Kompyuter baǵdarlamashıları endi ózleriniń maǵlıwmatlarınıń fizikalıq jaylasqan ornı yamasa paydalanıwshınıń kompyuterinde jetkilikli yad bar-joqlıǵı haqqında qayǵırıwı kerek emes. Operaciyalıq sistema aktiv paydalanılatuǵın maǵlıwmatlardı qattı disklerge qaraǵanda ádewir tezirek bolǵan RAM-ǵa jaylastıradı. RAM muǵdarı házirgi barlıq baǵdarlamalardı isletiw ushın jetkiliksiz bolǵanda, kompyuter wazıypalardı orınlawǵa qaraǵanda maǵlıwmatlardı RAM-nan diskke hám keri kóshiriwge kóbirek waqıt sarplaytuǵın jaǵday júz beriwi múmkin; bul qubılıs "thrashing" (tınımsız almasıw) dep ataladı.

### Qorǵalǵan yad
Qorǵalǵan yad ‒ bul hárbir baǵdarlamaǵa paydalanıw ushın yad aymaǵı beriletuǵın hám onıń sol shegaradan shıǵıp ketiwine jol qoymaytuǵın sistema. Eger operaciyalıq sistema baǵdarlamanıń ózine tiyisli emes yadtı ózgertiwge urınǵanın anıqlasa, baǵdarlama toqtatıladı (yamasa basqasha sheklenedi ya qayta baǵdarlanadı). Usılay etip, tek nızamdı buzǵan baǵdarlama ǵana islemey qaladı, al basqa baǵdarlamalar bul nadurıs háreketten (qátelik pe yamasa qasaqana ma) zıyan kórmeydi. Qorǵalǵan yadtı paydalanıw kompyuter sistemasınıń isenimliligi menen qáwipsizligin anaǵurlım arttıradı.

Qorǵalǵan yadsız, bir baǵdarlamadaǵı qátelik basqa baǵdarlama paydalanatuǵın yadtı ózgertiwi múmkin. Bul basqa baǵdarlamanıń buzılǵan yad tiykarında jumıs islewine alıp kelip, kútilmegen nátiyjelerge sebep boladı. Eger operaciyalıq sistemanıń yadı buzılsa, pútkil kompyuter sisteması islemey qalıwı hám qayta júkleniwi kerek bolıwı múmkin. Geyde baǵdarlamalar qasaqana basqa baǵdarlamalar paydalanatuǵın yadtı ózgertedi. Bul viruslar hám zıyanlı baǵdarlamalar tárepinen kompyuterlerdi basqarıp alıw ushın islenedi. Sonday-aq, bul basqa baǵdarlamalardı ózgertiwge baǵdarlanǵan paydalı baǵdarlamalar tárepinen de qollanılıwı múmkin, mısalı, qáteliklerdi saplastırıwshılar tárepinen toqtaw noqatların yamasa ilmeklerdi qoyıw ushın.

## Derekler

__BÖLİDİMÖNDEMEW__