1. BELLEKLER
Genel olarak bellekler, elektronik bilgi depolama üniteleridir. Bilgisayarlarda kullanılan bellekler, işlemcinin istediği bilgi ve komutları maksimum hızda işlemciye ulaştıran ve üzerindeki bilgileri geçici olarak tutan depolama birimleridir. İşlemciler her türlü bilgiyi ve komutu bellek üzerinden alır. Bilgisayarın açılışından kapanışına kadar sağlıklı bir şekilde çalışmak zorunda olan en önemli bilgisayar bileşenlerinden biri bellektir
1.1. Belleğin Görevi
Teknik olarak bellek, herhangi bir şekilde elektriksel verinin depolanması işlemidir fakat günümüzde hızlı ve geçici depolama anlamında kullanılmaktadır. Eğer bilgisayarınızın şlemcisi devamlı olarak sabit diskinize erişmek zorunda kalsaydı çalışma performansı ciddi bir şekilde düşerdi. Veriler bilgisayarınızın belleğinde tutulduğu zaman işlemciniz bu verilere kat kat daha hızlı erişebilir.
Yukarıdaki resimde de görüldüğü gibi işlemci belleğe farklı yollardan erişir. Veriler, ister sabit bir depolama kaynağından (sabit disk) ya da herhangi bir giriş kaynağından (klavye, fare) gelirse gelsin bunların çoğu öncelikle RAM (Random Access Memory) belleğe gider. Bu aşamadan sonra işlemci, kendi için gerekli olan küçük veri parçalarını tampon bellekte (Cache) saklar. Bilgisayarınızdaki bütün parçalar (işlemci, sabit disk ve işletim sistemi gibi) takım hâlinde çalışır. Bilgisayarı açtığınızdan itibaren kapatana kadar işlemciniz bellekleri kullanır. Bu aşamada akıllarda daha rahat kalması için bilgisayarı bir ofise benzetebiliriz. İşlemci ofiste çalışan insan; sabit disk dosyalarınızı sakladığınız dolaplar bellek ise sizin masanız olacaktır. Kullanmak istediğiniz dosyalara hızlı erişmek, her seferinde gidip dolaptan çıkarmamak için onları masa üstünde tutmak en akıllıcasıdır. Bellek yani masa ofislerde olmazsa olmaz parçalardandır.
Şimdi belleğin çalışmasına birlikte göz atalım:
?? Bilgisayarınızı açtınız.
?? Bilgisayar açılış verilerini ROM'dan (Read Only Memory - Sadece Okunabilir Bellek) okur ve (POST- Power On Self Test) bütün aygıtların doğru çalıştığından emin olmak için açılış testlerini yapmaya başlar. Bu testin bir parçası olarak bellek denetleyicisi, bütün bellek adreslerini hızlı bir okuma/yazma işlemiyle test eder.
?? Bilgisayar basit giriş/çıkış sistemini (BIOS Basic Input/Output System) ROM'dan yükler.
?? BIOS bilgisayar hakkında depolama aygıtları, açılış sırası, güvenlik, tak ve çalıştır özelliği gibi en temel bilgileri sisteme sunar.
?? Bilgisayar işletim sistemini sabit diskten belleğe yükler tabiki sadece sistem için hayati olan kısımlar, bellekte sistem kapanana kadar kalır. Bu işlemcinin, işletim sistemine direk ve hızlı erişimini sağlar.
?? Siz herhangi bir uygulama başlattığınızda bu öncelikle belleğe yüklenir. Bellek kullanımını düzenlemek açısından sadece gerekli parçalar, bir uygulama açıldıktan sonra kullanılmak için açılan herhangi bir dosyada belleğe yüklenir.
?? İşiniz bitip dosyayı kaydedip kapattığınız zaman dosya, uygun olan depolama birimine (sabit disk) yazılır ve uygulama bellekten silinir. Yukarıdaki listede görüldüğü gibi kullandığınız uygulamalar her defasında belleğe yüklenir ve silinir. Bu basitçe bilgisayarın geçici belleğinde yani masa üstünüzde bilgileri kullandığınız anlamına gelir. İşlemci tekrar eden süreçler hâlinde gerekli olan veriyi bellekten ister; üzerinde gereken işlemleri yapar ve belleğe tekrar yazar. Çoğu bilgisayarda bu işlem, saniyede milyonlarca kez tekrar edilir. Bir uygulama kapatıldığında o ve onun kullandığı dosyalar bellekten diğer uygulamalara yer açmak için silinir. Eğer değişiklikler sabit bir depolama aygıtına bellekten silinmeden kaydedilmezse veriler kaybolur.
Tipik bir bilgisayar üzerinde L1 veya L1+L2 tampon bellekler, normal sistem belleği, sanal bellek ve sabit disk bulundurur.
Hızlı ve güçlü işlemciler, performanslarını mümkün olduğunca artırmak için veriyekolay ve hızlı erişmek ister. Eğer işlemci, gereken veriyi alamazsa doğal olarak durur ve beklemeye başlar. Okuma/yazma yapabilen en ucuz bellek çeşidi sabit disklerdir. Sabit diskler; ucuz, büyük ve kalıcı depolama alanı sağlar. Sabit disklerde ucuza depolama yeri alabilirsiniz; fakat depolanan veriye ulaşmanız biraz zaman alır. Sabit disklerin ucuz ve yavaş olması onları işlemci bellek sıralamasında en sona atmıştır. Bu çeşit belleklere sanal bellek denir. Sanal bellek, normal sistem belleğinin (RAM) yetmediği koşullarda kullanılmak üzere işletim sistemi tarafından sabit disk üzerinde oluşturulan bir çeşit bellektir. Sıralamaya göre bir sonraki bellek çeşidi RAM'dir. İşlemcinizin bit değeri, onun aynı anda ne kadar veriyi işleyebileceğini gösterir. Örneğin 16 bit'lik bir işlemci, aynı anda 2 byte veriyi işleyebilir (1 byte = 8 bit -> 16 bit = 2 byte ) ve 64 bit'lik bir işlemci de 8 byte. Megahertz ise işlemcinin bir işlemi yapma hızıdır ya da diğer bir deyişle saniyedeki saat turudur. Dolayısıyla 32 bit PIII-800 Mhz bir işlemci saniyede 4 byte'ı 800 milyon kere işleyebilir. Tabi bu değerler teoriktir ve diğer performans kriterleri (iletim hattı - pipelininggibi) göz önüne alınmamıştır. Bellek sisteminin görevi ise bu büyük miktarlardaki verinin şlemciye aynı hızda ulaşabilmesini sağlamaktır. Bilgisayarın sistem belleği, tek başına bu hızı karşılamaya yetmeyebilir. İşte bu sebeple tampon bellekler kullanılır (L1, L2). Tabi hızlı bellek her zaman için iyidir. Bugün birçok bellek 50-70 nano saniye arasında çalışmaktadır. Bir belleğin okuma/yazma hızı ise bellek tipine bağlıdır (DRAM, SDRAM, RAMBUS gibi).
Bellek hızı, veri yolu genişliği (bus width) ve veri yolu hızıyla (bus speed) doğru orantılıdır. Veri yolu genişliği belleğin işlemciye saniyede aynı anda gönderebildiği bit sayısıdır. Veriyolu hızı ise saniyede gönderilen bit grupları miktarıdır. Bir veriyolu turu (bus cycle) verinin işlemciye gidip belleğe geri döndüğünde gerçekleşir. Örneğin 100 Mhz 32 bit veriyolu teorik olarak 4 byte (32 bit = 4 byte) veriyi saniyede 100 milyon kere gönderebilirken, 66 Mhz 16 bit veriyolu 2 byte'lık bir veriyi saniyede 66 milyon kere gönderebilir. Eğer basit bir hesap yaparsak işlemcinin 16 bit'ten 32 bit'e çıkması ve veri yolu hızının 66 Mhz'den 100 Mhz'ye çıkması işlemciye verinin 4 kat fazla ulaşması anlamına gelir (400 milyon byte yerine, 132 milyon byte).
Hazırlayan;
A.Burak ŞAHİN