İşlemcide Cache (Önbellek) Nedir?

Cache (Önbellek), orijinal verilere erişmenin genellikle zaman açısından önemli olduğundan, diğer orijinal verilerden yinelenen ve oluşan veriler kümesidir.

İşlemci/CPU Cache Memory (Önbellek Belleği) Nedir?

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.