Belleğin Görevi

Teknik olarak bellek, herhangi bir şekilde elektriksel verinin depolanması işlemidir
fakat günümüzde hızlı ve geçici depolama anlamında kullanılmaktadır. Eğer bilgisayarınızın
işlemcisi 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.
6
Hızlı ve güçlü işlemciler, performanslarını mümkün olduğunca artırmak için veriye
kolay 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 – pipelining
gibi) göz önüne alınmamıştır. Bellek sisteminin görevi ise bu büyük miktarlardaki verinin
işlemciye 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).