Cache Bellek (Önbellek) Nedir?

Cache Bellek (Önbellek) Nedir?

Bir uygulamayı ikinci çalıştırdığımızda, ilk açılışından hızlı açıldığını görürüz. Peki bu olayın perde arkası nedir?

Cache Bellek, en son yaptığımız işlemleri değerlendirerek; bir sonraki işlemi %90 tahmin edip, bu bilgileri tutan L1 ve L1 in %10 tutturamaması durumunda bu %10 un da %90'ı oranında (siz hesaplayın artık) tahmin eder ve bu bilgileri tutan L2 adı verilen işlemci çekirdeğine gömülü iki adet statik “ram”den oluşur. Cpu L2'de de bu bilgileri bulamaması durumunda ram'e gider. Orada da yoksa HDD'e (harddisk) gider.

Cache Bellek ilk icat edildiği yıllarda board üzerinde yer alıyor ve sadece L1'den oluşuyordu. O zamanlar bu tahmin mekanizması bayağı işe yarasa da board üzerinde olduğu için cpu (işlemci) L1 ile iletişime geçeceği zaman board'un (ankart) veri yolu hızına düştüğü için şimdiki kadar kullanışlı değildi. Geliştiriciler, cache'i cpu içine koymak istiyorlardı. Fakat bu o kadar kolay değildi. Milyonlarca transistörü cpu içine koyabildikleri halde, bir türlü cache'i çekirdeğe gömemiyorlardı ki çekirdek hızında erişebilsinler.

Cache belleğin cpu içine yerleştilememesi üzerine, bir dönem çekirdeğe en yakın yere konumlandırılması denendi. Bunun sonucu olarak SLOT işlemci adı verilen cpu’lar piyasaya çıktı. Bu tip işlemcilerde çekirdeğin etrafında cache'ler görülebilir. Fakat bu yöntem, istenen performans'ı vermediği gibi, işlemci board üzerinde dikine durduğu için sabit bir şekilde durması da zoroldu.

Geliştiriciler bir süre sonra cache'i çekirdeğe gömmeyi başardılar, hatta L2 ile birlikte... Cache’ li işlemciler normallerinden daha pahalıydı. Çünkü cache'i çekirdeğe gömmek zor bir işlemdi. Öyle ki 100 işlemciden ancak 2 tanesi kullanılır olarak üretilebiliyordu.İşte bir işlemci alırken dikkatimizi çeken 4 MB cache olayının hikayesi kısaca böyledir.

Nasıl Çalışır?

Bilgisayarımızın bellek erişimi hakkında örnek vermek gerekirse:Bir lokantaya ilk defa gidip bir kase çorba istediğinizde Çorbanın yapılıp gelmesi uzun sürebilir. Eğer yemeğin yapıldığı yerin(HDD) hemen ön tarafında belirli bir miktar yemeği sıcak tutabilecek bir hazne varsa (RAM) ve siz oradaki çeşitlerden birini yiyecekseniz çorbanın pişmesini beklemezsiniz. Siz eğer aynı yere daha sık gelmeye başlarsanız garson sizi tanır ve sizin geleceğiniz saatlerde yemek arabasına(L2) sizin çeşitlerinizi de koyar. Sürekli müşterisi olursanız ve %90 aynı siparişleri veriyorsanız geleceğiniz saatte çorbanızı masanızda(L1) hazır bulursunuz.

Ne işe yarar?

İşte siz örn: Excel'i ilk açtığınızda normal hızda açılır. 2. açtığınızda nasıl açıldığını bile fark edemezsiniz. Cache farkını Setup'tan L1 ve L2 seçeneklerini DISABLE yapıp test edebilirsiniz. Statik ram’den bahsettik onu da açıklayalım;Çalışma prensibi olarak temelde 2 tip RAM vardır. Dynamic ve Static.Static RAM makine açık olduğu sürece üzerine yazılan veriyi tutabilir. Transistörlerden imal edilmiştir.
Dynamic RAMler üzerindeki veriyi tutabilmek için belirli aralıklarla kondansatörlerle tetiklenmeleri gerekir. Aksi takdirde üzerindeki veri kaybolur. Bunun için ana kart üzerinde bu tetiklemeyi yapacak ayrı bir devre dizayn edilmiştir ve bu yüzden dynamic ramler cache bellek olarak çekirdekte kullanılamazlar. Bildiğimiz ramler Dynamic ramdir. Static ramler yapılarında transistör kullanıldığı için daha pahalıdır