İşlemcilerin Önbellek Kapasitesi Başarımı Nasıl Etkiler?

Büyük Önbellekler: Başarım Mı Yoksa Pazarlama Kurnazlığı Mı?

İşlemcilerde önbellek bulunmasının tek nedeni sık kullanılan veriler için işlemcinin sürekli sistem belleğine erişme bağımlılığını azaltmak. Günümüzde sistem belleği kapasitesi 512 MB ila 4 GB arasında değişirken, önbellek kapasitesi modelden modele farklılık arz etmek suretiyle 256 KB ve 8 MB arasında seyrediyor. Yalnız 256 KB veya 512 KB boyutlu bir önbellek bile çoğumuzun arzu ettiği başarımı sağlamada kâfi gelecektir.

Bir işlemcide tek bir önbellek yoktur. İşlemci önbellekleri seviyelerle ifade edilir: L1, L2, L3 seviye gibi. Birçok masaüstü işlemcisinde veri (data) önbelleği ve komut (instruction) önbelleği adı verilen iki ayrı parçadan oluşan birinci seviye (L1, 128 KB’a kadar – 64 KB + 64 KB) önbellek bulunmaktadır. Daha büyük boyutlu olan L2 önbelleği ise Intel Core 2 Duo’nun çekirdekleri tarafından ortak kullanılırken, Athlon 64 X2 ve Pentium D işlemcilerinde her çekirdeğin kendine ait bir L2 önbelleği vardır. L2 önbellek L1 önbellekteki bilgileri kopyalayabilir de, kullanmayabilir de. Diğer taraftan AMD’nin yeni Phenom işlemcilerinde dört çekirdek tarafından ortak kullanılabilen üçüncü seviye bir önbellek de mevcut. Gerçek dört çekirdeğin getirdiği bu avantajla aynı durumun Intel’in 2008 yılında tanıtacağı yeni nesil Nehalem işlemcilerinde de gerçekleşmesi bekleniyor.

İşlemciler her zaman L1 seviye önbelleğe sahip olmuşlardır. Yalnız ilk L2 önbellekler, 486DX ve Pentium platformlarında olduğu gibi anakart üzerindeydi. Basit SRAM (Statik RAM) yongaları önbellek olarak kullanılıyordu; Pentium işlemcilerle beraber L2 önbellek işlemci yongasının içinde yerini aldı. 150-200 MHz hızında çalışan Pentium Pro CPU içinde L2 önbellek (256 KB) bulunduran ilk işlemciydi. O yüzden işlemci çekirdeğini koruyan seramiğin boyutu masaüstü ve sunucu platformlarının gördüğün en büyük düzeye ulaştı. Soket 370’li Pentium III (500 MHz – 1.13 GHz) ise yonganın içinde 256 KB L2 taşıyan ilk işlemci oldu. Bu sayede haberleşmeden kaynaklanan gecikmeler neredeyse 0’a indirilmiş oldu.

Tümleşik L2 önbellek tüm uygulamalarda hatırı sayılır başarım artışını da beraberinde getirdi. Hatta başarıma etkisi o kadar yüksek oldu ki bir x86 işlemcisi için en önemli başarım etkeninin L2 önbellek mimarisi olduğunu söyleyebiliriz. Öyle ki L2 önbelleğini devre dışı bırakmanın faturası iki çekirdekten birini kaybetmekten bile daha ağır olacaktır.

Bunun yanında, önbellek sadece önemli bir başarım etmeni değil. Üst, orta ve giriş seviyeli işlemcileri yaratmak için üreticilerin elinde büyük bir koz olmuştur. Eksiksiz bir işlemci yongası L2 önbelleğin tümüne hâkim olup yüksek hızlarda çalışabilir. Şayet bu yonga standart gerilim değerlerinde hedeflenen hıza ulaşamasa bile örneğin 4 MB önbellekli bir Core 2 Duo 6000 olarak satışa sunulabilir. Eğer yonganın L2 önbelleğinin bazı birimleri özürlüyse üretici bozuk kısmı devre dışı bırakıp 2 MB önbellekli bir E4000 modeli veya hatta 1 MB önbellekli bir Pentium Dual Core modeli yaratabilir. Özürlü önbelleği olan işlemciler standart gerilimle yüksek hızlarda da çalışamazlar. Peki, tamam L2 önbelleğin önemini anladık fakat kapasite miktarı tam olarak ne kadar başarım artışı sağlıyor?

1 Yorum

Bir cevap yazın