RAM ve Önbellek Arasındaki Fark Nedir?

Bir teknoloji meraklısıysanız, önbellekleri ve bunların sisteminizdeki RAM ile nasıl daha hızlı çalıştıklarını duymuş olabilirsiniz. Ama hiç önbelleğin ne olduğunu ve RAM'den nasıl farklı olduğunu merak ettiniz mi?

Öyleyse, doğru yerdesiniz çünkü önbelleği RAM'den ayıran her şeye bakacağız.

Bilgisayarınızdaki Bellek Sistemlerini Tanıyın

RAM ile önbelleği karşılaştırmaya başlamadan önce, bir bilgisayardaki bellek sisteminin nasıl tasarlandığını anlamak önemlidir.

Görüyorsunuz, hem RAM hem de önbellek uçucu bellek depolama sistemleridir. Bu, her iki depolama sisteminin de verileri geçici olarak depolayabileceği ve yalnızca kendilerine güç sağlandığında çalışabileceği anlamına gelir. Bu nedenle, bilgisayarınızı kapattığınızda, RAM ve önbellekte depolanan tüm veriler silinir.

Bu nedenle, herhangi bir bilgi işlem aygıtının iki farklı türde depolama sistemi vardır: birincil ve ikincil bellek. Sürücüler, dosyalarınızı kaydettiğiniz bir bilgisayar sistemindeki ikincil bellektir ve güç kapalıyken veri depolayabilir. Öte yandan, birincil bellek sistemleri açıldığında CPU'ya veri sağlar.

Ama neden bilgisayarda kapalıyken veri depolayamayan bir bellek sistemi var? Pekala, birincil depolama sistemlerinin bir bilgisayar için mükemmel olmasının büyük bir nedeni var.

Görüyorsunuz, sisteminizdeki birincil bellek, elektrik olmadığında veri depolayamasa da, ikincil depolama sistemlerine kıyasla çok daha hızlıdır. Sayılarla ilgili olarak, SSD'ler gibi ikincil depolama sistemlerinin erişim süresi 50 mikrosaniyedir.

Buna karşılık, rastgele erişim belleği gibi birincil bellek sistemleri, her 17 nanosaniyede bir CPU'ya veri sağlayabilir. Bu nedenle, birincil bellek sistemleri, ikincil depolama sistemlerine kıyasla neredeyse 3.000 kat daha hızlıdır.

Hızlardaki bu fark nedeniyle, bilgisayar sistemleri, verilerin CPU'ya şaşırtıcı derecede yüksek hızlarda iletilmesini sağlayan bir bellek hiyerarşisi ile birlikte gelir.

Modern bir bilgisayarda verilerin bellek sistemlerinde nasıl hareket ettiği aşağıda açıklanmıştır.

• Depolama Sürücüleri (İkincil Bellek): Bu cihaz, verileri kalıcı olarak depolayabilir ancak CPU kadar hızlı değildir. Bu nedenle CPU, ikincil depolama sisteminden verilere doğrudan erişemez.
• RAM (Birincil Bellek): Bu depolama sistemi, ikincil depolama sisteminden daha hızlıdır ancak verileri kalıcı olarak depolayamaz. Bu nedenle, sisteminizde bir dosya açtığınızda, sabit sürücüden RAM'e taşınır. Bununla birlikte, RAM bile CPU için yeterince hızlı değil.
• Önbellek (Birincil Bellek): Bu sorunu çözmek için, önbellek olarak bilinen belirli bir birincil bellek türü CPU'ya gömülüdür ve bilgisayardaki en hızlı bellek sistemidir. Bu bellek sistemi üç bölüme ayrılmıştır: L1, L2 ve L3 önbelleği. Bu nedenle, CPU tarafından işlenmesi gereken herhangi bir veri, sabit sürücüden RAM'e ve ardından önbelleğe taşınır. Bununla birlikte, CPU verilere doğrudan önbellekten erişemez.
• CPU Kayıtları (Birincil Bellek): Bir bilgi işlem aygıtındaki CPU kaydı, çok küçük boyuttadır ve işlemci mimarisine dayalıdır. Bu kayıtlar 32 veya 64 bit veri tutabilir. Veriler bu kayıtlara taşındığında, CPU buna erişebilir ve eldeki görevi gerçekleştirebilir.

RAM'i ve Nasıl Çalıştığını Anlamak

Daha önce açıklandığı gibi, bir aygıttaki rasgele erişim belleği, bilgisayardaki programlar için CPU'ya veri depolamak ve sağlamaktan sorumludur. Bu verileri depolamak için, rasgele erişim belleği bir dinamik bellek hücresi (DRAM) kullanır.

Bu hücre bir kapasitör ve bir transistör kullanılarak oluşturulur. Bu düzenlemedeki kapasitör, yükü depolamak için kullanılır ve kapasitörün şarj durumuna göre; bellek hücresi 1 veya 0 tutabilir.

Kondansatör tamamen doluysa, 1 sakladığı söylenir. Öte yandan, boşaldığında 0 depoladığı söylenir. DRAM hücresi yükleri depolama yeteneğine sahip olsa da, bu bellek tasarımının kusurları vardır.

Görüyorsunuz, RAM yükü depolamak için kapasitörler kullandığından, içinde depoladığı yükü kaybetme eğilimindedir. Bu nedenle, RAM'de depolanan veriler kaybolabilir. Bu sorunu çözmek için, kapasitörlerde depolanan yük, algılayıcı yükselticiler kullanılarak yenilenir ve RAM'in depolanan bilgileri kaybetmesi önlenir.

Ücretlerin bu şekilde yenilenmesi, bilgisayar açıldığında RAM'in veri depolamasını sağlasa da, RAM yenilenirken CPU'ya veri iletemediği için sistemdeki gecikme—sistemi yavaşlatır aşağı.

Buna ek olarak, RAM ana karta bağlanır ve bu da yuvalar kullanılarak CPU'ya bağlanır. Bu nedenle, RAM ve CPU arasında, verilerin CPU'ya iletilme süresini artıran önemli bir mesafe vardır.

Yukarıda belirtilen nedenlerden dolayı RAM, CPU'ya yalnızca her 17 nanosaniyede bir veri sağlar. Bu hızda, CPU en yüksek performansına ulaşamaz. Bunun nedeni, 4 Gigahertz'lik bir turbo boost frekansında çalışırken en iyi performansı sunması için CPU'nun her çeyrek nanosaniyede bir veri ile beslenmesi gerekmesidir.

Bu sorunu çözmek için, RAM'den çok daha hızlı başka bir geçici depolama sistemi olan önbelleğe sahibiz.

Önbellek Açıklaması

Artık RAM ile gelen uyarıları bildiğimize göre, önbelleğe ve RAM ile gelen sorunu nasıl çözdüğüne bakabiliriz.

Her şeyden önce, anakartta önbellek yok. Bunun yerine, CPU'nun kendisine yerleştirilir. Bu nedenle, veriler CPU'ya daha yakın depolanır ve bu da verilere daha hızlı erişmesini sağlar.

Buna ek olarak, önbellek, sisteminizde çalışan tüm programların verilerini depolamaz. Bunun yerine, yalnızca CPU tarafından sık sık talep edilen verileri tutar. Bu farklılıklar nedeniyle, önbellek CPU'ya şaşırtıcı derecede yüksek hızlarda veri gönderebilir.

Ayrıca, RAM ile karşılaştırıldığında önbellek, verileri depolamak için statik hücreler (SRAM) kullanır. Dinamik hücrelerle karşılaştırıldığında, yükleri depolamak için kapasitör kullanmadıkları için statik belleğin yenilenmesi gerekmez.

Bunun yerine, bilgileri depolamak için 6 transistör seti kullanır. Transistörlerin kullanılması nedeniyle, statik hücre zamanla şarjını kaybetmez ve önbelleğin CPU'ya çok daha yüksek hızlarda veri sağlamasına olanak tanır.

Bununla birlikte, önbelleğin de kusurları vardır. Birincisi, RAM ile karşılaştırıldığında çok daha maliyetlidir. Ek olarak, bir bitlik bilgiyi depolamak için 6 transistör seti kullanıldığından, statik bir RAM hücresi bir DRAM ile karşılaştırıldığında çok daha büyüktür. Bu, DRAM hücresinin tek kapasitör tasarımından önemli ölçüde daha büyüktür.

Bu nedenle, SRAM'ın bellek yoğunluğu çok daha düşüktür ve CPU kalıbına büyük bir depolama boyutuna sahip tek bir SRAM yerleştirmek mümkün değildir. Bu nedenle, bu sorunu çözmek için önbellek L1, L2 ve L3 önbellek olmak üzere üç kategoriye ayrılır ve CPU'nun içine ve dışına yerleştirilir.

RAM vs. Ön bellek

Artık temel bir RAM ve önbellek anlayışına sahip olduğumuza göre, birbirleriyle nasıl karşılaştırıldıklarına bakabiliriz.

Önbellek RAM'den Çok Daha Hızlı

Hem RAM hem de önbellek geçici bellek sistemleridir, ancak her ikisi de farklı görevlere hizmet eder. Bir yandan, RAM sisteminizde çalışan programları depolarken önbellek, sık kullanılan verileri CPU'ya yakın bir yerde depolayarak RAM'i destekler ve performansı artırır.

Bu nedenle, harika performans sunan bir sistem arıyorsanız, beraberinde gelen RAM'e ve önbelleğe bakmak çok önemlidir. Her iki bellek sistemi arasında olağanüstü bir denge, PC'nizden en iyi şekilde yararlanmak için çok önemlidir.