İşlemci önbelleği, çekirdeğin sürekli ihtiyaç duyduğu verileri RAM'den katbekat hızlı bir tamponda saklıyor. L1 seviyesi, komut ve veri için ikiye bölünüp doğrudan çekirdeğin içinde çalışıyor. L2 ise çekirdeğe entegre olup 2 MB'ı aşan kapasiteyle programların kritik talimatlarını tutuyor. İlk erişimde ana bellekten kopyalanan bilgi, sonraki okumalarda bu hızlı depodan çekiliyor. Gecikmesiz yapısı, işlemci saat hızıyla uyumlu yanıt süresi sağlıyor. Bu sayede sık tekrarlanan döngüler ve işlemler belirgin biçimde hızlanıyor.
Cache (Önbellek), orijinal verilere erişmenin genellikle zaman açısından önemli olduğundan, diğer orijinal verilerden yinelenen ve oluşan veriler kümesidir.
Verilere ilk kez erişildiğinde, önbellekte verilerin bir kopyası oluşturulur ve ilgili kopyalara erişim yapılarak ortalama erişim süresi azaltılmış olur.
Cache Memory (Önbellek Belleği), hızlı erişim için bir dizi verinin depolandığı bir bellektir ve temel olarak, bir işlemcinin önbelleği bir tür RAM gibi geçici bellektir, ancak RAM donanımından çok daha hızlıdır.
Bu bellek işlemciye entegre edilmiştir ve amacı, bu erişimlerin anlık olması için işlemcinin sürekli olarak eriştiği bir dizi talimat ve veriyi saklamaktır.
Bu talimatlar ve veriler, işlemcinin sürekli olarak erişmesi gereken bilgilerdir, bu nedenle işlemcinin performansı için, bu erişimin olabildiğince hızlı ve akıcı olması çok önemlidir.
Önbellek ana bellekten çok daha küçük olduğu için, mevcut bir programın tüm verilerini bunun içinde depolamak mümkün değildir. Bu nedenle mikroişlemci, yalnızca en sık kullanması gereken verileri burada depolar ve geri kalan verileri ise RAM belleğine gönderir.
Sonuç olarak, mikroişlemci, verilere ilk eriştiğinde önbelleğinde belirli verilerin bir kopyasını oluşturduğundan, bu verileri tekrar okuması gerektiğinde, RAM’de arama yapmadan önce önbellekte arama yapar. Bu işlem sayesinde daha fazla performans artışı sağlanır.
İşlemci Önbellek Türleri
L1 (Level Cache 1)
Bu önbellek işlemci çekirdeğine entegre edilmiştir ve onunla aynı hızda çalışır. L1 önbellek miktarı bir işlemciden diğerine değişir ve normalde 64KB ile 256KB arasındadır.
Bu bellek genellikle, biri talimatlar için diğeri veriler için olmak üzere iki özel bölüme ayrılmıştır.
L2 (Level Cache 2)
L2, doğrudan işlemci çekirdeğinde olmasa da işlemciye entegre edildi ve bundan biraz daha yavaş olmasına rağmen L1 önbelleği ile aynı avantajlara sahiptir.
L2 önbelleği genellikle L1 önbelleğinden daha büyüktür ve 2MB veya daha büyük bir değere sahip olabilir.
L1 önbelleğinden farklı olarak bölünmez ve kullanımı sistemden çok bilgisayarınızda kurulu ve çalışan programlara yöneliktir.
L3 (Level Cache 3)
İşlemcide daha az kullanılan ve L2’den daha yavaş olan bir önbellek türüdür.
Başlangıçta, bu önbellek işlemciye değil, ana karta yerleştirildi ve erişim hızı, RAM’den çok daha yüksekti. Çok daha hızlı bir bellek olmasına rağmen, L1 ve L2 seviye önbellekten önemli derecede daha yavaştı.
Bu iletimin yavaş olması, işlemci ve anakart arasındaki iletişime bağlıdır.
Önbellekler son derece hızlıdır ve bunları hızları yüksek performanslı RAM’lerden birinin hızından yaklaşık 5 kat daha fazladır. Ek olarak cache alanında gecikme olmaması ek bir avantajdır, bu yüzden erişimlerinde herhangi bir gecikme olmaz fakat bunlar çok pahalı bir bellek türüdür.
Bu, işlemciye doğrudan çekirdek entegrasyonu ile birleştiğinde boyutu yeterince sınırlamaz fakat bir yandan işlemciyi daha pahalı hale getirir.
L2 önbelleğinin çok çekirdekli işlemcilerde kullanımıyla ilgili olarak, uygulanacak iki farklı teknoloji türü vardır.
Bir yandan, genellikle Intel tarafından kullanılan ve toplam L2 önbelleğine her iki çekirdek için de erişilebilir olan ve diğer yandan AMD tarafından kullanılan ve her bir çekirdeğin yalnızca o çekirdek için ayrılmış kendi L2 önbelleğine sahip çeşitleri vardır.
L2 önbelleği ilk kez Intel Pentium Pro’da ortaya çıktı ve daha sonra Intel Pentium II’ye dahil edildi.
İşlemci Önbelleği (Cache) Hakkında SSS
İşlemci önbelleği tam olarak nedir ve RAM'den neden katbekat hızlıdır?
İşlemcinin içine gömülü ufak ama inanılmaz hızlı bir hafıza alanıdır. Sürekli kullandığın talimatları ve verileri burada tutar. RAM’e gitmeden önce hep buraya göz atar.
Aslında hız sırrı fiziksel mesafede yatar. Anakartın üzerindeki RAM modülüne sinyal gitmesi zaman alır. Oysa bu bellek çekirdekle aynı yongada bulunur.
Üstelik gecikme süresi neredeyse sıfırdır. Yüksek performanslı RAM’lerden bile beş kat daha hızlı çalışır. Minik boyutu sayesinde milisaniyelik erişim sürelerinde veriyi hazır eder.
L1, L2 ve L3 arasındaki farkları bir çırpıda nasıl aklımda tutabilirim?
L1 çekirdeğin tam kalbinde yer alır. Hızı işlemciyle birebir aynıdır. Komutlar ve veriler için iki ayrı bölüme ayrılır.
L2 biraz daha uzakta ama hala işlemci sınırları içindedir. Boyutu megabaytlara çıkar. Zira tek bir alan olarak hizmet verir.
L3 ise eski anakart konumundan kurtulup yongaya taşındı. Tüm çekirdeklerin ortak kullandığı büyük bir havuzdur. Neticede hiyerarşi şöyle işler: en yakın en hızlı, en uzak en büyük.
Madem bu kadar hızlı, neden bütün verileri bu geçici depoda saklamıyoruz?
Bu hafıza türü aşırı pahalı transistörlerle üretilir. Ayrıca çip üzerinde fiziksel yer kaplar. İşlemci maliyeti hemen tavan yapar.
Dolayısıyla mühendisler yalnızca en sıcak verileri burada tutar. Kalan büyük yığın RAM’de bekler. Bu akıllı hiyerarşi sayesinde fiyat-performans dengesi korunur.
Boyut kısıtı yüzünden bütün bir programın verisi sığmaz. Sadece en sık kullanılan kopyalar anlık erişime hazır bulunur. İlk erişimde RAM’den alınan veri sonraki seferler için burada saklanır.
Çok çekirdekli işlemcilerde Intel ve AMD'nin L2 paylaşım stratejileri neden farklı?
Intel genellikle ortak büyük bir L2 havuzu sunar. Tüm çekirdekler bu havuza serbestçe erişebilir. Bu yaklaşım veri paylaşımını son derece kolaylaştırır.
Buna karşın AMD her çekirdeğe özel L2 bölgesi atar. Bu da çakışma riskini tamamen sıfırlar. Her çekirdek kendi işine odaklanır.
Ancak Intel’in yönteminde bir çekirdek yoğun kullanırsa diğerleri bekleyebilir. AMD ise veri çoğaltması yaptığında toplam alanı verimsiz kullanabilir. Kısacası iki dev arasında hız ve verimlilik odaklı köklü bir tasarım felsefesi farkı vardır.
Bu hızlı bellek alanı bilgisayarımın gündelik performansını somut olarak nasıl etkiler?
Sık açtığın programların anlık tepki vermesini sağlar. Tarayıcı sekmeleri arasında takılmadan dolaşmanın arkasında bu tampon bölge vardır. Oyunlarda ise sahne geçişlerini pürüzsüzleştirir.
Sonuç olarak işlemci asıl depolama alanına ne kadar az giderse sistem o kadar akıcı hissettirir. Büyük dosya sıkıştırma veya render işlerinde bile farkı hissedersin. Özellikle L3 miktarı yüksek işlemciler sunucu yüklerinde altın değerindedir.
Arka planda sürekli aynı kod parçacıkları döner. İşte bu minik alan sayesinde işlemci her seferinde uzun yola çıkmaz. Veri anında elinin altında olur.
L2 seviye saklama alanı tarihte ilk kez hangi çipte boy gösterdi?
Bu onuru Intel Pentium Pro taşır. 1995’te piyasaya çıkan bu çip devrim niteliğindeydi. İşlemci paketinin içine L2 bellek yerleştirdi.
Hemen ardından Pentium II bu mirası devraldı. O günden sonra çok seviyeli mimari standart haline geldi. Günümüzde her modern işlemci bu prensibi kullanır.
Pentium Pro’nun hamlesi performansı olağanüstü arttırdı. Zira işlemci artık yavaş sistem veri yoluna mahkum değildi. Özetle o efsane çip bugünkü hızlı bilgisayar deneyiminin temelini attı.
Bu Rehberi Keşfettikleri İçin Sana Teşekkür Edecekler!
Sadece bir tıkla sevdiklerine dev bir iyilik yapmaya hazır mısın? Bilgi paylaştıkça devleşir.
Merhaba, ben Tolga, 20 yıllık tecrübeye sahip bilgisayar uzmanıyım. Donanım, sistemler, ağlar, sanallaştırma, sunucular ve işletim sistemleri gibi bilgisayar sorunlarının giderilmesine yardımcı oluyorum. Yararlı bilgiler için web siteme göz atın ve bana herhangi bir şey sormaya çekinmeyin. En yeni teknolojilerden haberdar olun!
İlk yorumu sen paylaş