CHIP Online - Arşiv: Nisan 1999 DOWNLOAD Cache Nasıl Çalışır?

Meraklısına . i '¦ Cache Nasıl Çalışır? Modern işlemciler o kadar hızlılar ki, anabellekleri bu hıza ayak uydurarruyor. Bu nedenle, yavaş belleklerin tüm sistemi frenlememesi için hünerli Cache-konsepti İıeliştirilmiştir. Cache: Bu kavram hakkında çoğu kimsenin aklına ilk gelen, aıa plakanın ikincil yapıtaşı olmaktadır, Ama Cache gerçek anlamda daha (azla şey ifade eder: Değişik sistem bilgilerinin farklı tempoda işlenmesi Caclıc n hüneridir (Grafiğe bakınız). Burada farklı hızlarda bellekler kullanılmakladır. Iştn püf noktası CPU yu dengeleyen Byie'lımn lümımun (Ok hız lı bir şekilde İşlenecek kadar acil ve önemli olmamasıdır: Önemli olan işlemciye geçmesi gereken verilerdir Sadece az miktarda veri ekstrem derecede önemliyken, birçoğu da buna nazaran daha az önemlidir. Esas problem lİe ?u; Hız h bellekler pahalıdır. Bu nedenle aİd amaç ucuz belleklerle gûe kaybı ya şatnstksizln mümkün olduğu kadar fazla kapasite elde ermektir. Önemli Bilgiler İşlemcide Önceliğe Sahiptir Bk" bilgısayanıi Hyıe'kırı akça bir taraftan diğer tarafa iıilır. Kapalı pozisyonda veriler ve programlar sabiı-disk üzerinde vaıar. Bîr program çalıştırılırken, komutlar wıbıtiliskien İkinci Level I ¦ i $ ¦ > • ı ı ı 111 ikinci Levı| '.'.'. CPU-Okintaş Küçük Yüksek X Cache Konsepci: Stk kullanılan venler hızlı (pahalı) belleklere, diğerleri daha yavaş ve büyük belleklere isabet ediyor. > ?22- CHIP NİSAN 1919 Meraki ısına daha hızlı olan anabclleğe yüklenir. çalışır durumdaki program ise aynı anda verileri sab&diskien RAM'e yükler. Birincil-veya ikincil ör bellekte ise çlclukça önemli işleraleı gerçekledir. liir örnekle bu işlemler daha da iyi açıklanabilir: Günümüz CPU'Iannda veriler ve programlar Byte'laım ta-kipçisı olarak ianımlanahilir. Bir VVord programı kullanıcısı \x-zuı\ bir romandaki sal ir sayı lanın saydıracak olsa, farklılıklar aç'kca görölşr. YVord programı çok Önemlidir. Çünkü bu program devamlı aktiftir. kommlan sıklıkla (biri yenisi üzerine) kullanılır ve yüklenir Ru sebep len genellikle rtiıabelleğe ihtiyaç duyulur. En akıif kısım sayısal program kısmıdır ve en yüksek önceliğe sahiptir. Genellikle, ikincil-veya bîrin-cil Cache içerisinde bulunur, imlâ hatası kontrolü gibi o anda kullanılmayan kısımlar i*e önemsizdir. ISu kısımlar salıiıdisk üzerinde kalır. Uzun bir roman da aynı şekilde duşuk bir oranda aklidir. çünkü metin içerisindeki harşer hep bir kez kullanıldığı için tekrar tekrar say-mak gerekmez. Bu harşer tekrar çağrılmadığı sûrece, pasü bir şekilde sa-bndisk üzerinde kalırlar. Cache-Konseptj: Bellek Yapıtaşlarında İş Bölümü Modern bir bellek sisteminin değişik .seviyeleri şöyle kademelendirilebilir: CPU'ya direkt olarak birincil Cacibe bağlanmıştır, İhı en hızlı ve cıı pahah benektir. Nanosaniyelerle isa myelerin milyarlarca birleriyle) ölçülebilecek seri bir sûrede çalışır. Herkesçe bilinen büyüklük ise 16 KlCdiı. Bunun içinde önemli hilgile-rin en önemlileri saklanır. l_l adı da verilen Caehe, 48tVlardan beri CP1 'iarın içine direkt olarak entegre edilmektedir. İkincil onbellek (Sccond-Leve.l veya L2) ise 236 KB büyüklüğünde ve biraz daha yavaştır (10 ııaııosaniye kadar). L2 ya bir modül (COAST: Cache-on-a-stiek Sap üzerindeki Temel Bilgiler Cache Hakkında Terminolojik Bilgiler Cache-Hİt: irgar usl üniteden laıep i edilen veriler Cache'de tutulmaklay-I sa. o zaman vuruş ya da İngilizce tabiriyle "Hil" (sayfa 210'daki resme bakınız) söz konusu dernektir. Soru yüksek hız ile cevaplandı t ılabilir Cache-Mİss: Tatep edilen verilet Cacho'de değilse, sonraki ali ûnite-den gönderilme zorunluluğu baş gösterir. Bu zaman kaybına yol açar Bu durumda nir eksiklikten (Mıss), gecikmeden söz odilir COAST: "Cache-on-a-sîick" (Sap u-cundaki Cache) öze! bif ikincil Cache yapısının larifidir. Bu dutumda bellek aynen RAM gibi değişebilir şekilde bir modül Ozennde bulunur, Burst-Mode: Bu yüksek hız pozisyonunda Cache bir vuruşla bit sonraki ali üniteden birçok veri Iransfer eder. Bu süreçte ihtiyacı olandan fazla veri çeker ve bu veriler bir dahaki sefer çağrıldığında en son lalep eöiien verilerin yakınında konumlanmış olur. DRAM: Dynamic Random Access Memory günümüzde en geçorti beüok yapı formudur. Sadece bit depolamaya yarayan kondensatör kullanır va bu sayede çok küçük ve buna bağlı olarak çok ucuz büyük kapasiteli bellekler üretilebilir Bu yapının dezavantajı çok da sürati) olmayan çalışma tarz:- First-Level Cache (L1)i Bu Cacho hiyerarşisinif en üsl seviyesidir ve zincirdeki en küçük, en u-cuz, ama aynı zamanda en hızlı bo le Cache) üzerinde ya da aııakari Özerinde ya da l'enıium İlde olduğu gibi plastik bir muhafaza içerisinde, ama C PU'dan ayn olarak bulunur. [-'akat günümüzdeki yeni eğilim Cac-he'î CPU üzerine yerleştirmek yo-ıımuledir. CPU l.Vden daha fazla kapasiteye sahiptir ve bunun yanında yapısal olarak da daha karmaşıktır. Anabellek ise I ark edilir oranda qi >>^lıanır. SRAM: Statik bellek (Static RAM). bitleri depolamak için şip-şop adı verilen e-lekîronik şalterden faydalanır Bunlar DRAM'da kullanılan kondensalÖrler-den teknik olarak daha üstün olmalarının yanı sıra. daha da pahalıdır. Çok hızlı olmaları sebebiyle SRAM'lar genellikle Ll ve L2-Cache'ler>* rnonte edilirler. SDRAM: Syncbrones DRAM (Senkronice DRAM) DRAM in geliştirilmiş şeklîdir Bu yapıda seri hatekeller belleğe işlemcinin sistem ölçüsü ile senkronize edilir. 8u da zaman kayıplarım önler. SDRAM çok modem kartlarda direkt DRAM-yedeğİ olara* kullanılabilir. Second-Level Cache (L2): Cache'nin ikinci seviyesi. L1 Cac-he'den belirgin olarak büyüktür. Aynı zamanda biraz daha yavaş ve ucuzdur. Fakat her durumda anabsllekten daha hızlıdır. Write-Back (WB): Yalnızca verilerin okunması değil, yazılması aşamalarında da Cache'nin hız avanlaşarından faydalanmak maksadıyla geriye dönülmesi işlemine denk. Wri1e-Through >WT): VVrite-Through da Kesin olan bir durum vardır: Sadece veri okuma dutu munda Cache'den faydalanılır, yazma aşamasında İse daha yavaş bellek yazma işlemim bitirene kadar beklenir, daha büyüktür. Kural olarak il va da 64 MB'a rahiptir ve bu yüzden de "sadece" 60 nanosaniyc daha hızlıdır. Anabellcği tanı olarak şöyle tarif e-debilirîz; "Daha yavaş biı hafıza deposu olan sabit disk için gerekli, daha hızlı bir arahellek ünitesi". Sabiı-disk mekanik olarak çalıştığı için, ebai yönünden kıy abanırsa, çok daha yavaş otetugu anlaşılacaktır (10 Î24 • Chip NtSftH im .• .- ¦v :,.:;.v: milisaniye yani İ/IÜO saniye), fakai S GB kapasiteyi* de oldukça büyüktür. Scıvcr'larda ve büyük hesaplayı-rıbrda olay bir seviye daha ileriye gttmsktedir Bn durumda sabıtdiskin kendili, supet geniş ama salyangoz hızında olan bir disk için. daha hızlı bir ara* bellek yerine kullanılmış olmakladır: Akan hami mekan iz ması İSircamer). modern arşiv sistemleri (değişken robotlar) hirkae saniyelik veya dakı "kalık zaman sürecindi- elde edilebilen ve teorik acıdan sınırsız olan bir kapasite sunarlar. Burada sadece her yıldönümünde kullanılacak veri Tepeleri birikmekledir. Önemli Bilgiler Önemsiz Byte'ları Dışarı Atar Daha hızlı seviyelerin kapasitesi daha yavaş olanlarmkinden her zaman daha kiiçıikıuı ve bu yüzden lunı verilerin sığmaması olasıdır. Bu problem 'yelinden etme' diyebilecc-fitiliz işlem sayesinde çözülmekledir: Daha az derv.ee.de uııeınlı Byle'lar daha önemlileri Ünal'ından yerinde n edilir. Her Cache-seviyesi, altında bulunan seviyenin üzerinde yükseldiğinden. yanı kopyalara sahip olduğundan. yer darlığı nedeniyle dışarı alılmak zorunda kalan veriler daha aşafiı seviyelere yazılamaz ve bu nedenle silinir. Tekrar kullanılmaları £crek'';>mdç İse aşağı seviyeden yeniden yukarı çağrılır. En modern Cache-sislemle-rinin başarmaya çabaladığı $ey, liyie'lann en uç noktaya en optlnıai şekilde ilerleiılmesini saklamaktır. Son zamanlarda birçok işlemcide bi-rinril Cache ikiye ayrılmış durumda bulunuyor. Bu kısanlardan bir iane sı verileri barındıran kısımken, diğeri de talimatları barındıran kısımdır. işlemci verileri ve komutlar aynı an da işlem görürken. Cache çeşitli farklılıkta? göstermektedir, lüiel'in l'enıuım-irsi bu alanda uncudur. Caehe'in kısımlara ayrılmasının -sebebi, verilerin ve program komutlarının Caehe'den karşılıklı olarak aiıl-mamasım saglamakm. Gaehe-konseptinin beraberinde daha fazla güç getirdiğini aruk Intel de öğrenmiş olmalı. İlk versiyonda ikincil Cache olmaksızın üretilen Celeron-işlemcisi o kadar yavaştı ki. kimse satın almak isiemeııuşn. 121 Derleyen Cancı- Özer cozet@saperoaIine.com gi İçin AMD: wwWiamO.com CyriK: v/uv\v.cyrix.cofn Inteh www.intei.com 15" EN FAZLA İMKAN EN UYGUN FİYAT £\|]r j yyrjy furkey ' ÎLE İNTERNETTE YERİNİZİ AYIRTIN DÜNYA SİZE ULAŞSIN SİZ DÜNYAYA REZERVASYON, TANITIM, PAZARLAMA ve İLETİŞİM'de ^ INTERNET ÇAĞININ İMKANLARINI KULLANIN SİTE VE DOMAIN ad TESCİLİ SINIRSIZ WEB ALANI SINIRSIZ EMAIL ADRESİ ¦ SINIRSIZ TRAFİK \ SINIRSIZ YÜKLEME k 599.40$/l yıl 7/24 saat HİZMET www.turkey.altaway.com Kutluhan@turkey.altaway.com Wtı-lııCaıQ BAYİLİKLER VERİLECEKTİR

Arşiv Listesi