Ön-Bellek Nedir? Özellikleri nelerdir, parametreleri hangileridir? Günümüz işlemcilerinde Ön-Belleklerin kullanılmasının avantajları nelerdir? Ana Bellek ile Ön-Bellek arasında enformasyon alış-verişi nasıl yapılır?

Günümüzde, işlemci saat frekansının çok artması ve daha yavaş erişim hızlı Ana Bellek birimleriyle işlemci arasında bir tezatlık oluşturmaktadır. Sistem belleğinden (RAM) gelen veriler, çoğunlukla CPU’nun hızına yetişemezler.  Bunu engellemek için işlemci ile aynı saat frekansında çalışan bellekler kullanılmaktadır.  Bu tür belleklere Ön-Bellek (Cache) denilmektedir.

Ön-Bellekler, işlemcide ki iç işlemleri hızlandırmak ve yavaş bellekte ki komutları yürütürken harcanan zamanı en aza indirmek için geliştirilmiştir. Önbellek çalışmakta olan programa  ait komutların, verilerin geçici olarak saklandığı yüksek hızlı hafızalardır. Önbellekler önceleri işlemci dışında yer almış daha sonra işlemci içine yerleştirilmiştir. Bu bellekler çoğu zaman veri ve komut Ön-Bellekleri olarak ikiye ayrılırlar.

Ön-Belleğin Sistemde ki yeri

İşlemci bir veriyi ana bellekten okumak veya yazmak istediğinde önce Ön-Belleğe bakar, eğer istenen veri varsa ve içeriği değiştirilmemişse bu veriyi okur.  Yazma sürecinde ise önce Ön-Bellekte ki, sonra ise uygun bir zaman bulunduğunda ana bellekte ki bir adresin içerikleri değiştirilir.

İşlemcinin komutları daha hızlı yüklemesini sağlayan bu hafıza genellikle L1 (Level1) ve L2 (Level2) olmak üzere iki kısımdan oluşur. İşlemci, ihtiyaç duyduğu komutu ilk önce L1 ön bellekte (L1 ön bellek L2 ön bellekten daha hızlıdır.) arar. Eğer işlemcinin aradığı komut burada yoksa L2 önbelleğe bakar. Eğer burada da yoksa sırasıyla RAM ve sabit disk üzerinde ki sanal hafıza üzerinde arar.

Böylece görüldüğü gibi bellek birimleri erişim hızı ve kapasitelerine göre değişik tiplere bölünmektedirler. Bu da bir hiyerarşi oluşturur. Bu hiyerarşi aşağıda ki şekilde gösterilmiştir.

Bellek Hiyerarşisi

Ön-Bellek Parametreleri aşağıda listelenmiştir.

  • Çekirdeğe özel L1 buyruk ve veri Ön-Belleği
  • (unified)Paylaşılan Ön-Bellek
  • L1 buyruk ve veri Ön-Belleği yakalama süresi
  • L2 Ön-Bellek yakalama süresi
  • Bellek erişim gecikme süresi

Ön-Bellek Kontrolleri ana bellekte depolanmış enformasyondan Ön-Belleğin kapasitesi kadarını bu belleklere kopyalanmasını sağlamıştır. Ön-Bellek işlemci tarafından sürdürülmekte olan programın ve bu programa uygun verilerin yoğun olarak kullanılan kısımlarını tutmakta ve bundan dolayı işlem hızının artmasına neden olmaktadır.

Ana Bellek ile Ön-Bellek veri alış-verişinin beklemesiz yapılmasını Ön-Bellek kontrolleri sağlamaktadır. Eğer aranan veri grubu dahili Ön-Bellek de ise bu Ön-Bellek  işlemci ile aynı hızda olduğundan dolayı hiçbir gecikme söz konusu olmayacaktır.

Eğer bir veri grubu L1’de değilse L2’ye geçiş gerektirir, enformasyon L2’de de yoksa, o zaman erişim ana belleğe yapılacaktır. Ana Bellek sistemin performansını düşürecektir. Enformasyon ana bellekte bulunduktan sonra Ön-Bellek kontrolleri önce onun bir kopyasını L2’ye, daha sonra ise L1’e kopyalar. Kendisi veriyle ilgili bir dizin oluşturur. Enformasyon L1’de bulunduğunda L1 bellek isabetli bulunmadığında L1 bellek ıskaladı denir. Bu aynen L2 içinde geçerlidir.

Kaynaklar;

Nurettin Topaloğlu, Mikroişlemciler ve Assembly Dili, 6. Baskı Temel Mimarisi, Yapısı ve Organizasyonu, Türkiye, Seçkin Yayınevi.

Tanenbaum  A.S., Structured Computer Organisation, Prentive Hail, New Jersey, 1990.

Novruz Allahverdi, Bilgisayar Organizasyonu, Ders Notu,KTO Karatay Üniversitesi, Konya, 2019

Arş. Gör. Emel Soylu, Arş. Gör. Kadriye Öz, MTM 305 Ders Notu, Karabük Üniversitesi

 Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University Cilt 28, No 3, 545-554, 2013

Site Footer

Sliding Sidebar

Bazı Yazılarım

Sosyal Ağlar