Giriş
Günümüzde, bilgisayarların sahip olduğu yüksek hafıza kapasitelerine rağmen, bu kapasiteler yeterli olmayacağı gözükmektedir. Çok geçmişe gitmeden yaklaşık bir 2 seneye kadar 1 ve 2 MB’lık hafızaya sahip olan PC’lere hepimiz tanık olmuşuzdur. Bugün çoğu sistem temel uygulamaları çalıştırabilmek için 128 mb hafızaya ihtiyaç duymaktadır. Optimum performans, grafik ve multimedya uygulamalarını çalıştırabilmek içinse 512 MB’tan daha yüksek hafıza miktarlarına ihtiyaç duyulmaktadır.
Geçen 20 yıl içerisinse hatırlamak için çok geriye gitmeye gerek yok, yaklaşık olarak 1981’de Bill GATES bilgisayar hafızalarına atıfta bulunarak “640KB ‘lık hafıza herkes için yeterlidir “ demişti.
Aslında, gerekli hafızayı hesaplama yöntemi çok basittir: yüksek kapasite hafızanın olması her zaman iyi; düşül kapasitenin olması her zaman kötüdür. Fakat, daha ayrıntılı bilgi edinilmek istenirse bu kılavuz bazı genel soruları cevaplandırmada yardımcı olacaktır.
PC’de Hafızanın Rolü
Bilgisayar endüstrisindeki kişiler genelde “Hafıza” terimi yerine geçici komutları ve görevleri tamamlamak için gerekli dataları tutmak anlamıyla “RAM(Random Access Memory)” terimini kullanırlar. Bu amaç ise işlemciye CPU (Central Processing Unit) olanak tanır ve işlenecek komutlara ve saklanan datalara daha hızlı ulaşabilmeyi sağlar.
CPU bir uygulamayı yüklerken yaptığı işlem buna iyi örneklerden biridir. Böylece, bir programı hızlı ve verimli olarak çalıştırabilir. Pratikteki deyişiyle, programın hafızaya yüklenmesi demek işin gereken zamandan daha kısa sürede bitmesi ve işlemcinin diğer görevleri yerine getirebilme süresinin kısalması anlamına gelmektedir.
Klavyenizden komut girmeye başladığınız aşamada proses başlar. CPU komutları yorumlar ve HDD’ye hafızaya programı yüklemesi için emir verir. Data hafızaya yüklendiğinde, CPU’nun dataya erişebilmesi HDD’deki datalara erişip çekmesinden çok daha hızlıdır.
İşlemcinin bu bilgilere istediğinde erişebilmesi için bazı digital ortamlar gerekmektedir. Bu ortamlar elektronik dizinler ve dosyalar olabilir. Dosya ve dizinleme sistemi bilgilere erişim açısından kullanışlılık sağlamaktadır.
Hafıza İle Bilgi Depolama Aygıtları Arasındaki Fark
İnsanlar sıksık hafıza ile depolama terimlerini özellikle ihtiyacı olduğu miktar için karıştırırlar. Hafıza terimi bilgisayarda takılı olan RAM’in miktarını bildirmektedir, halbuki depolama ise bilgisayarın harddisk’inin kapasitesini bildirmektedir. Bu genel karışıklığı aydınlatmak için içinde bir çalışma masası ve dolabı bulunan bir ofis’i düşünelim.
Dosya dolabı, ihtiyacınız olan bütün dosyalar ve bilgileri saklayan bilgisayarın sabit disk’ini temsil etsin. İşe geldiğiniz zaman, dosyalarınızla çalışmak için dosyalarınızı dosya dolabından alıp masanın üzerine daha kolay ulaşım için koyarsınız. Burada masayı bilgisayarın hafızasına benzetilebilir. Çalışırken masanın bu bilgileri tutması çok kullanışlıdır.
Masa – dosya – dolap benzetmesini bir anlığına tekrar aklımıza getirelim. Her seferinde dosyaya bakmak için dosya dolabının çekmecesini açıp baktığımızı düşünelim. Bu işlem hızını son derece düşürecektir. Yeterli olacak seviyedeki masa üzerindeki yer boşluğuyla – hafıza için verdiğimiz mecaz – dökümanları istediğiniz gibi rahatlıkla inceleyebilir ve gerekli olan bilgilere kolaylıkla erişilebilir.
Burada hafıza ile depolama aygıtları arasındaki diğer önemli bir fark ise; sabit disk’te saklanan bilgiler bilgisayar kapatıldığında herhangi bir veri kaybına uğramaz. Fakat, hafızada tutualn herhangi bir bilgi bilgisayar kapandığında kaybedilmektedir. Masa yüzeyindeki boşluk benzetmemize göre masa üzerinde kısa süreliğine kalan dosyalar atılacak anlamına gelir.
Hafıza ve Performans
Bilgisayar sistemine daha fazla hafıza eklemenin bilgisayar performansı arttıracağı şüphesiz kanıtlanabilir. Eğer hafızada CPU’nun ihtiyacı olan bütün bilgiler için yeterli alan yoksa, bilgisayar sanal hafıza dosyası oluşturmalıdır Bunu yapmakla, CPU sabit diskte ek RAM simülasyonu için bölge rezerve eder. Bu proses, “swapping” olarak da adlandırılır. Ortalama bir bir bilgisayarda, CPU 200 nanosaniye ‘de RAM’e ulaşırken bu oran HDD’ye erişimde ise yaklaşık 12 000 000 ns’dir. Diğer bir perspektiften ise; bu yaklaşık olarak 3, 5 dk ‘lık bir işlem için yaklaşık olarak 4, 5 ay beklemek demektir.
Harddisk ile RAM arasındaki erişim zamanı karşılaştırması
PC’de Hafıza Artırımı
Eğer PC’nize daha önce hafıza eklemediyseniz eklediğinizde performansta ciddi bir artış olduğunu fark edebilirsiniz. Hafıza artırımı ile uygulamalar daha hızlı yanıtlar verir ve web sayfaları daha hızlı yüklenir ve aynı anda bir çok program daha hızlı çalışır. Kısacası sisteme hafıza eklemek sistemi daha hızlı ve verimli hale getirecektir.
Sunucuda Hafıza Yükseltimi
Sunucu performansının ağ üzerindeki performans üzerinde önemli sayılacak derecede etkilidir: Eğer sunucu yavaş kalırsa ağdaki diğer istemciler sorun yaşarlar. Bu yüzden, istemci PC’lerde hafıza artırımı yaparken kullanan kişi durumu fark edebilir ve sunucu sistemdeki hafıza artırımı ise istemcilerin bilgiye olan erişimini hızlandıracaktır.
Sunucu’daki hafıza artırımının yararlarının daha iyi anlamak için, Mindcraft tarafından yapılan benchmarking sonuçlarına bakalım. Mindcraft’ın çalışması Windows 2000 Advanced Server, Sun Solaris 9.0 veRed Hat Linux 8.0 DBMS sunucu platformları üzerine odaklanmıştır. Bu çalışmanın amacı sunucu sistemlerde hafıza artırımının performansı adım adım nasıl etkilediğini alternatif işlemcilerle birlikte göstermektir.
Araştırmaya göre, Mindcraft, Windows 2000, Solaris ve Linux sunucu sistemlerinde ek bir işlemci ve hafıza artırımı ile yaklaşık olarak %40’lara varan bir performans artışını göstermiştir. Performans iyileştirmesi DBMS sistemlerindeki çift işlemci ile birlikte hafızanın 512 MB’tan 4GB’a kadar çıkartılması 1000% ‘den daha fazla olacaktir.
Web Sunucu Testi
Bir web sunucusu genelde donanım, işletim sistemi, sunucu yazılımı, TCP – IP Protokolü, uygulama yazılımı, ve web sitesi içeriğinden oluşur. Bir istemci veya ziyaretçi HTTP isteği ile WEB sunucusunun içeriğini görüntüler. Mindcraft SPECweb99 ‘u web sunucu performans’larını test etmek için kullanmıştır. SPECweb99, web sunucu performanslarını, static veya dinamik web sayfası isteklerini yanıtlarken ölçer. Bu işyükü ISP’lerin web sunucularındaki performansıylada belirlenir.
Aşağıda bazı web sonuçlarının performansı gösterilmiştir.
DBMS Sunucu Testi
Mindcraft DBMS testini gerçekleştirmek için OSDB (Open Source Database Benchmark) kullanımıştır. OSDB, ANSI SQL Standard Scalable and Portable (AS3AP) ‘e dayanan bağlantılı database sistemlerini test etmeye yarayan benchmark yazılımıdır. OSDB, AS3AP benchmark’larını uygulamaktadır. Bu sistem aynı zaman temel sorgu ve erişim metodlarının performansını ölçmektedir. DBMS sonuçları aşağıda verilmiştir.
SONUÇ: Daha Çok Hafıza Daha İyi Performans
Mindcraft araştırması WEB ve DMBS sunucuların performansına odaklanmıştır, çünkü uygulama yanıt zamanları en çok son kullanıcı tarafında önem taşıyan faktörlerdir. Hiç kimse yavaş database uygulamalarının yoğun olduğu bir web sunucu ile çalışmak istemez.
------------------------------------------------------------------------------
2. Ne Kadar Hafızaya İhtiyacınız Var?
Belki önceden hafızası yeterince yeterli olmayan bir bilgisayarla çalışmanın neye benzediği konusunda bir fikriniz oluşmuş olabilir. Hard disk’in seslerini daha sık duyarsınız ve bazı periyotlarda ekranda işlem yaparken kum işareti sürekli çıkar. Bu durumlar çoğu zaman yavaş çalışmanın belirtileri olmakla birlikte hafıza hataları da ortaya çıkar. Bazen bir uygulamayı kapatmadan diğerini çalıştıramamanıza neden olur.
Bu yüzden, yeterli seviyede hafızanın olup olmadığını veya daha fazlasının yararlarının ne olacağını saptamanız gerekir. Ve sonrasında eğer daha fazlasına ihtiyacınız varsa ve ne kadarına ihtiyacınız olduğunu saptamanız? Gerçek olan, sahip olduğunuz sistemin hafıza miktarının ne kadar olduğudur. Bu faktör bilgisayarda yaptığınız işlerin çeşitleri kullandığınız yazılımlara bağlıdır. Çünkü, doğru olan hafıza miktarı sunucu ile masaüstü bilgisayar için farklıdır. Bu yüzden bu bölümü ikiye böldük.
Masaüstü Bir Bilgisayar için Hafıza Gereksinimleri
Eğer masaüstü bir bilgisayar kullanıyorsanız, hafıza gereksinimleri bilgisayarın işletim sistemine, kullandığınız uygulama yazılımlarına bağlıdır.
Günümüzün kelime işlemci ve hesap çizelge yazılımları çalışabilmek için en az 32MB hafıza boyutuna gereksinmektedirler. Fakat, yazılım ve işletim sistemi geliştiricileri ürettikleri ürünlerdeki kapasiteleri ve olanakları genişletmektedirler. Bu ise ileride daha çok hafıza gereksimine ihtiyaç olacağı olgunusu güçlendirmektedir. Günümüzde, geliştiriciler tipik hafıza miktarının minimum 256 MB olması gerektiğini belirtiyorlar. Eğer sistem grafik işlemleri ve multimedta uygulamaları çalıştırıyorsa mimumum512 olması gerektiği en iyi performans içinse 1 GB’ın gerekliliğini belirtmektedirler.
Aşağıdaki tablo masaüstü bir bilgisayar için gereken hafıza miktarını belirlemede sizin için rehber olabilir. Tablo yapılan işlemlerin çeşitliliğine ve işletim sistemlerine göre ayrılmıştır. Sistemde kullandığınız işletim sistemini bulup ve yaptığınız işlerin tanımlamalarına bakarak size en yakın olan opsiyonu belirleyerek ne kadar hafızaya ihtiyacınız olduğunu tespit edebilirsiniz.
Sunucu Hafıza Gereksinimi
Bir sunucunun ne kadar hafıza gerekisimini olduğunu nasıl belirleyebilirsiniz?
Oldukça sık olarak ağdaki kullanıcılar iyi belirteçlerdir. Eğer ağ-bağlantılı aktiviteler (e-mail, paylaşılan uygulamalar, çıktı işlemlerinin yavaşlığı ) genellikle sistem yöneticisi tarafından bilinen olgulardır. Burada bazı avantajlı stratejiler sistemin hafıza gereksinimini belirlemede rol oynayabilir.
• Disk aktivitesinin görüntülernmesi. Eğer disk “swapping” yapıyorsa, bu hafıza artırımının gerektiğini belirtir.
• Çoğu sunucu bazı uygulamalarla CPU, hafıza ve disk kullanımı görüntüleyebilir. Eğer bu uygulamaların bazılarında tepe değerlere ulaşılıyorsa ilgili sistemin hafıza gereksinimi vardır demektir.
Sunucu hangi fonksiyonları gerçekleştirir?
Uygulama, iletişim, uzaktan erişim, eposta, web, dosya, multimedya, print, database... ?
Bazı sunucular diğer işlemleri gerçekleştirirken hafızada anlık olarak büyük miktarlarda bilgi tutmaktadırlar. Örneğin tipik bir büyük bir databese sunucu çok miktarda hafızayla birlikte data işlemi yapar. Diğer bir yönden ise, database sunularıyla karşılaştırılırsa, tipik dosya sunucusu daha az hafızaya gereksinim duyar çünkü bu sunucunun asıl görevi data transfer işlemidir.
Sunucular hangi işletim sistemini kullanır?
Her sunucu işletim sistemi farklı olarak hafızayı kullanır. Örneğin; network operating system (NOS) olan NOVELL işletim sistem bilgilere erişiken uygulama tabanlı olan Windows NT’den farklı olarak hafızayı kullanır. Windows NT arayüzü daha çok hafıza ister, Novell ise daha az.
Aynı anda kaç kullanıcı sunucuya erişebilir?
Çoğu sunucu aynı anda bir çok istemciye hizmet ve destek için görevlendirilmiştir. Son testler gösteriyorki bu rakam sunucunun belirli bir hafıza kapasitesini oransal olarak belirliyor. Kullanıcı kapasitesi maximum kapasiteyi aştıkça sabit disk sanal hafıza olarak kullanılabilir ve sonucunda performans düşer.
Hangi tipte ve kaç tane işlemci sunucuda kullanılmalıdır?
Hafıza ve işlemci sunucu performansını farklı şekilde etkiler. Sistem hafızanın eklenmesi aynı zamanda birçok bilginin işlenmesine olanak sağlar ve işlemci daha çok veri işler. Bu yüzden, eğer sisteme işleme gücü eklenirse, bunu hafıza ekleme opsiyonu ile gerçeklenir.
Sunucu Hafıza Haritası
------------------------------------------------------------------------------
3. Hafıza Modülünü Yakından Tanıma
Hafıza modülleri farklı boyut ve biçimleriyle gelir. Genelde, yeşil bir yüzey üzerine ufak siyah modüller yerleştirilmiş biçimdedir. Aşağıdaki figür tipik bir hafıza yapısını ve hafıza modülünün önemli noktalarını içermektedir.
Hafıza Modülü Nedir?
168-pin SDRAM DIMM modülüne yakından bir bakış
PCB (Prıinted Circuit Board)
Bir çok seviyeden oluşan yeşil kart tabakasının üzerinde hafıza çipleri yer almaktadır. Her bir tabaka bilginin akış yönünü sağlayan yolları ve devreyi içermektedir. Genelde, yüksek kaliteli hafıza modülleri birkaç tabaka kullanmaktadır. Daha çok tabaka izler arasında daha çok boşluk demektir. Daha çok boşluk ise gürültüyü azaltmak için fırsat demektir. Bu opsiyon ise modülleri güvenilir yapar.
DRAM (Dynamic Random Access Memory)
DRAM, RAM’in en önemli bileşenidir. Dinamik RAM olarak adlandırılır, çünkü, kısa süreliğine datayı tutmak ve belirli bir peryotta yenilenmesi gerekir. Çoğu hafıza çipleri siyah veya çipleri koruma için krom yapıya sahiptir.
Contact Fingers
Kontakt tırnakları, bazen hafıza soketine takıldığından dolayı “konnektör” veya “uç” olarak adlandırılır. Sistem anakartıyla hafıza modülü arasındaki bağlantıyı sağlayan uçlardır. Bazı hafıza modüllerinin üstündeki bu pinler kalayla kaplanmıştır ve bazıları ise altından yapılmıştır.
Dahili İz Tabakası
Büyüteç ile bakıldığında kart üzerindeki tabakaları birbirinden ayıran çizgiler gözükür. Yollar dataların yolculuk ettiği yollara benzer. Bu yolların genilşliği ve eğriliği çiplerinin birbirlerinin arasındaki komünikasyonun hızını ve güvenilirliğini etkiler. Tecrübeli tasarımcılar yollar arası hızı ve güvenilirliği arttırmak için dizaynı en iyi biçimde yarapak gürültüyü önlerler.
Çip Paketi
“Çip Paketi” terimi materyalin etrafına sarılan madde hakkında bilgi vermektedir. Günümüzün çip paket formatı TSOP (Thin Small Outline Package) olarak anılır. Bazı çok önceki çip dizayn firmaları DIP (Dual In-line Package) paket ve SOJ (Small Outline J-lead) paket tipini kullanırlardır. RDRAM’ler gibi yeni çipler RDRAMCSP (Chip Scale Package) paket tipini kullanmaktadırlar.
Aşağıda farklı çip paket formuna sahip olan hafıza modül çiplerini görebilirsiniz.
DIP (Dual In-Line Package)
SOJ (Small Outline J-Lead)
TSOP (Thin Small Outline Package)
CSP (Chip Scale Package)
Hafıza Çiplerinin Üretimi
İlginç ama gerçektir ki, hafıza üretimi sahil kumu ile başlar. Kum, yarı-iletkenlerin ve çiplerin üretimi için gereken silikonu içerir. Silikon kumdan çıkartılır, eritilir, çekilir, kesilir ve silikon tabakaları haline getirilir. Çip üretme süresi boyunca, karışık devre şemaları çip üzerine dolaylı yollarla işlenir. Bu işlem bittiğinde, chipler test edilir ve tabakaldan kesilir. İyi ve kötü olan çipler ayrılır. Çipler ayrıldığında plastik veya seramik paket tiplerinde paketlenir ve satışa hazır hale getirilir.
Hafıza Modülünün Yapılışı
Bu şekil hafıza üretimini temsil etmektedir. Hafıza modülünü yapabilmek için 3 tane önemli bileşen gerekmektedir. Hafıza çipleri, PCB ve kapasite ve direnç gibi elemanlar. Tasarım mühendisleri CAD (computer aided design) programlarını kullanarak PCB’yi dizayn ederler. Kaliteli bir kart yapabilmek dikkatli bir yerleştirme ve sinyal arası yol uzunlukları gerektirmektedir. PCB üretiminin temel işlemi hafıza çiplerinin üretimiyle benzerdir. Maskeleme, daldırma, asite batırma bakır yolları açar. PCB üretildikten sonra, yerleştirilme işlemi için hazırdır. Otomatik sistemler yüzey montajlı ve doğrudan delikli PCB’lere entegrelerini direkt olarak yerleştirebilir. Lehim pastası ile çipler PCB üzerine yerleştirilir ve ısıtıldıktan sonra soğutulur. Modüller paketlenirken sonra bilgisayara takılmaya hazırdır.
------------------------------------------------------------------------------
4. Hafıza’nın Çalışma Rutini
Eskiden, CPU’nun daha hızlı bir şekilde veriye ulaşabilmesi için tutulan yere hafıza dendiği konusunda bilgi vermiştik. Şimdi bu bilgileri tutma fonksiyonunu ayrıntılı bir şekilde ele alalım.
Hafıza Nasıl İşlemci İle Birlikte Çalışır?
Bilgisayar sisteminin temel bileşenleri
CPU sıksık bilgisayarın beyni olarak anılır. Bu bütün işlemlerin burada gerçekten burada olduğu anlamına gelir.
Chipset CPU’yu destekler. Genellikle sistemde işlemci ile diğer komponentler arasındaki veri akışını kontrol eden kontrolörler mevcuttur. Bazı sistemlerde ise birden fazla chipsette bulunabilir.
Hafıza kontrolcüsü chipset’in bir parçasıdır ve bu kontrolcü hafıza ile CPU arasındaki bilgiyi birbirleri arasında taşıma fonksiyonunu üstlenir.
Veri yolu ise verilerin gittiği iz olarak sistemde tanımlanabilir ve CPU, Hafıza, ve Giriş/Çıkış aygıtlarına bağlanan çeşitli paralel yollardan ibarettir. Veriyolu dizaynı veya veriyolu tasarımı datanın ne kadar hızlı ve ne kadar çok geçeğini belirleyen yapıdır. Sistemde farklı altsistemlere bağlanan farklı hızlarda farklı veriyolu mevcuttur. Hafıza veriyolu chipsetteki hafıza kontrolcüsü ile hafıza modülleri arasındaki veriyolunu temsil eder. Yeni sistemlerde CPU ile hafıza modülleri arasında frontside bus (FSB) dediğimiz veriyolu mevcuttur. Backside bus (BSB) ise hafıza kontrolcüsü ile L2 cache arasındaki olan veriyoludur.
Hafıza Hızı
CPU’nun hafızadan herhangi bir bilgiye ihtiyacı olduğunda, Hafıza kontrolcüsü tarafından yönetilen bir istek sinyali gönderir. Hafıza kontrolcüsü isteği hafızaya gönderir ve CPU’ya gitmeye veya okunmaya hazır olduğunda rapor verir. Bu bütün saat çevrimlerinin – CPU’dan hafıza modülüne veya hafıza modülünden tekrar CPU’ya - can vary uzunluğu hafıza hızına göre değişir, ve veriyolu hızı olarak adlandırılır.
Hafıza hızı çoğu zaman Megahertz (MHz) ile ölçülür veya literatürdeki adıyla erişim zamanı olarak geçer – data’nın dağıtılması için gerçek süre- -nanoseconds (ns) ile belirtilir. Hafıza hızı, istek alındığında ne kadar hızlı olarak isteğin yerine getirildiğini belirler.
Erişim Zamanı (Nanoseconds)
Erişim zamanı, hafıza modülü işlenecek data için istek aldığında data işlenebilecek hale gelebilmesi için gereken zamanı ölçer. Hafıza çipleri ve modülleri 80ns ile 50ns arasında değişen aralıklarda kullanılırlar. Erişim zamanı ölçümleriyle birlikte, düşük rakamlar daha yüksek hızları nitelemektedir.
Bu örnekte, hafıza kontrolcüsü dataları hafıza’dan ister. Ve hafıza bu isteğe 70ns’de yanıt verir. CPU yaklaşık olarak 125ns’de data’ya erişir. Bu yüzden, CPU’nun ilk bilgileri istediği zamandan itibaren gerçekte bu data’ya ulaştığı zaman 70ns’lik hafıza modülleriyle 195ns ‘ye kadar yükselebilir. Bu chipsetin bilgiyi işlemesi için gereken zamandır ve veriyolunda hafıza ile CPU arasında veriler ilerler.
Günümüzde, bilgisayarların sahip olduğu yüksek hafıza kapasitelerine rağmen, bu kapasiteler yeterli olmayacağı gözükmektedir. Çok geçmişe gitmeden yaklaşık bir 2 seneye kadar 1 ve 2 MB’lık hafızaya sahip olan PC’lere hepimiz tanık olmuşuzdur. Bugün çoğu sistem temel uygulamaları çalıştırabilmek için 128 mb hafızaya ihtiyaç duymaktadır. Optimum performans, grafik ve multimedya uygulamalarını çalıştırabilmek içinse 512 MB’tan daha yüksek hafıza miktarlarına ihtiyaç duyulmaktadır.
Geçen 20 yıl içerisinse hatırlamak için çok geriye gitmeye gerek yok, yaklaşık olarak 1981’de Bill GATES bilgisayar hafızalarına atıfta bulunarak “640KB ‘lık hafıza herkes için yeterlidir “ demişti.
Aslında, gerekli hafızayı hesaplama yöntemi çok basittir: yüksek kapasite hafızanın olması her zaman iyi; düşül kapasitenin olması her zaman kötüdür. Fakat, daha ayrıntılı bilgi edinilmek istenirse bu kılavuz bazı genel soruları cevaplandırmada yardımcı olacaktır.
PC’de Hafızanın Rolü
Bilgisayar endüstrisindeki kişiler genelde “Hafıza” terimi yerine geçici komutları ve görevleri tamamlamak için gerekli dataları tutmak anlamıyla “RAM(Random Access Memory)” terimini kullanırlar. Bu amaç ise işlemciye CPU (Central Processing Unit) olanak tanır ve işlenecek komutlara ve saklanan datalara daha hızlı ulaşabilmeyi sağlar.
CPU bir uygulamayı yüklerken yaptığı işlem buna iyi örneklerden biridir. Böylece, bir programı hızlı ve verimli olarak çalıştırabilir. Pratikteki deyişiyle, programın hafızaya yüklenmesi demek işin gereken zamandan daha kısa sürede bitmesi ve işlemcinin diğer görevleri yerine getirebilme süresinin kısalması anlamına gelmektedir.
Klavyenizden komut girmeye başladığınız aşamada proses başlar. CPU komutları yorumlar ve HDD’ye hafızaya programı yüklemesi için emir verir. Data hafızaya yüklendiğinde, CPU’nun dataya erişebilmesi HDD’deki datalara erişip çekmesinden çok daha hızlıdır.
İşlemcinin bu bilgilere istediğinde erişebilmesi için bazı digital ortamlar gerekmektedir. Bu ortamlar elektronik dizinler ve dosyalar olabilir. Dosya ve dizinleme sistemi bilgilere erişim açısından kullanışlılık sağlamaktadır.
Hafıza İle Bilgi Depolama Aygıtları Arasındaki Fark
İnsanlar sıksık hafıza ile depolama terimlerini özellikle ihtiyacı olduğu miktar için karıştırırlar. Hafıza terimi bilgisayarda takılı olan RAM’in miktarını bildirmektedir, halbuki depolama ise bilgisayarın harddisk’inin kapasitesini bildirmektedir. Bu genel karışıklığı aydınlatmak için içinde bir çalışma masası ve dolabı bulunan bir ofis’i düşünelim.
Dosya dolabı, ihtiyacınız olan bütün dosyalar ve bilgileri saklayan bilgisayarın sabit disk’ini temsil etsin. İşe geldiğiniz zaman, dosyalarınızla çalışmak için dosyalarınızı dosya dolabından alıp masanın üzerine daha kolay ulaşım için koyarsınız. Burada masayı bilgisayarın hafızasına benzetilebilir. Çalışırken masanın bu bilgileri tutması çok kullanışlıdır.
Masa – dosya – dolap benzetmesini bir anlığına tekrar aklımıza getirelim. Her seferinde dosyaya bakmak için dosya dolabının çekmecesini açıp baktığımızı düşünelim. Bu işlem hızını son derece düşürecektir. Yeterli olacak seviyedeki masa üzerindeki yer boşluğuyla – hafıza için verdiğimiz mecaz – dökümanları istediğiniz gibi rahatlıkla inceleyebilir ve gerekli olan bilgilere kolaylıkla erişilebilir.
Burada hafıza ile depolama aygıtları arasındaki diğer önemli bir fark ise; sabit disk’te saklanan bilgiler bilgisayar kapatıldığında herhangi bir veri kaybına uğramaz. Fakat, hafızada tutualn herhangi bir bilgi bilgisayar kapandığında kaybedilmektedir. Masa yüzeyindeki boşluk benzetmemize göre masa üzerinde kısa süreliğine kalan dosyalar atılacak anlamına gelir.
Hafıza ve Performans
Bilgisayar sistemine daha fazla hafıza eklemenin bilgisayar performansı arttıracağı şüphesiz kanıtlanabilir. Eğer hafızada CPU’nun ihtiyacı olan bütün bilgiler için yeterli alan yoksa, bilgisayar sanal hafıza dosyası oluşturmalıdır Bunu yapmakla, CPU sabit diskte ek RAM simülasyonu için bölge rezerve eder. Bu proses, “swapping” olarak da adlandırılır. Ortalama bir bir bilgisayarda, CPU 200 nanosaniye ‘de RAM’e ulaşırken bu oran HDD’ye erişimde ise yaklaşık 12 000 000 ns’dir. Diğer bir perspektiften ise; bu yaklaşık olarak 3, 5 dk ‘lık bir işlem için yaklaşık olarak 4, 5 ay beklemek demektir.
Harddisk ile RAM arasındaki erişim zamanı karşılaştırması
PC’de Hafıza Artırımı
Eğer PC’nize daha önce hafıza eklemediyseniz eklediğinizde performansta ciddi bir artış olduğunu fark edebilirsiniz. Hafıza artırımı ile uygulamalar daha hızlı yanıtlar verir ve web sayfaları daha hızlı yüklenir ve aynı anda bir çok program daha hızlı çalışır. Kısacası sisteme hafıza eklemek sistemi daha hızlı ve verimli hale getirecektir.
Sunucuda Hafıza Yükseltimi
Sunucu performansının ağ üzerindeki performans üzerinde önemli sayılacak derecede etkilidir: Eğer sunucu yavaş kalırsa ağdaki diğer istemciler sorun yaşarlar. Bu yüzden, istemci PC’lerde hafıza artırımı yaparken kullanan kişi durumu fark edebilir ve sunucu sistemdeki hafıza artırımı ise istemcilerin bilgiye olan erişimini hızlandıracaktır.
Sunucu’daki hafıza artırımının yararlarının daha iyi anlamak için, Mindcraft tarafından yapılan benchmarking sonuçlarına bakalım. Mindcraft’ın çalışması Windows 2000 Advanced Server, Sun Solaris 9.0 veRed Hat Linux 8.0 DBMS sunucu platformları üzerine odaklanmıştır. Bu çalışmanın amacı sunucu sistemlerde hafıza artırımının performansı adım adım nasıl etkilediğini alternatif işlemcilerle birlikte göstermektir.
Araştırmaya göre, Mindcraft, Windows 2000, Solaris ve Linux sunucu sistemlerinde ek bir işlemci ve hafıza artırımı ile yaklaşık olarak %40’lara varan bir performans artışını göstermiştir. Performans iyileştirmesi DBMS sistemlerindeki çift işlemci ile birlikte hafızanın 512 MB’tan 4GB’a kadar çıkartılması 1000% ‘den daha fazla olacaktir.
Web Sunucu Testi
Bir web sunucusu genelde donanım, işletim sistemi, sunucu yazılımı, TCP – IP Protokolü, uygulama yazılımı, ve web sitesi içeriğinden oluşur. Bir istemci veya ziyaretçi HTTP isteği ile WEB sunucusunun içeriğini görüntüler. Mindcraft SPECweb99 ‘u web sunucu performans’larını test etmek için kullanmıştır. SPECweb99, web sunucu performanslarını, static veya dinamik web sayfası isteklerini yanıtlarken ölçer. Bu işyükü ISP’lerin web sunucularındaki performansıylada belirlenir.
Aşağıda bazı web sonuçlarının performansı gösterilmiştir.
DBMS Sunucu Testi
Mindcraft DBMS testini gerçekleştirmek için OSDB (Open Source Database Benchmark) kullanımıştır. OSDB, ANSI SQL Standard Scalable and Portable (AS3AP) ‘e dayanan bağlantılı database sistemlerini test etmeye yarayan benchmark yazılımıdır. OSDB, AS3AP benchmark’larını uygulamaktadır. Bu sistem aynı zaman temel sorgu ve erişim metodlarının performansını ölçmektedir. DBMS sonuçları aşağıda verilmiştir.
SONUÇ: Daha Çok Hafıza Daha İyi Performans
Mindcraft araştırması WEB ve DMBS sunucuların performansına odaklanmıştır, çünkü uygulama yanıt zamanları en çok son kullanıcı tarafında önem taşıyan faktörlerdir. Hiç kimse yavaş database uygulamalarının yoğun olduğu bir web sunucu ile çalışmak istemez.
------------------------------------------------------------------------------
2. Ne Kadar Hafızaya İhtiyacınız Var?
Belki önceden hafızası yeterince yeterli olmayan bir bilgisayarla çalışmanın neye benzediği konusunda bir fikriniz oluşmuş olabilir. Hard disk’in seslerini daha sık duyarsınız ve bazı periyotlarda ekranda işlem yaparken kum işareti sürekli çıkar. Bu durumlar çoğu zaman yavaş çalışmanın belirtileri olmakla birlikte hafıza hataları da ortaya çıkar. Bazen bir uygulamayı kapatmadan diğerini çalıştıramamanıza neden olur.
Bu yüzden, yeterli seviyede hafızanın olup olmadığını veya daha fazlasının yararlarının ne olacağını saptamanız gerekir. Ve sonrasında eğer daha fazlasına ihtiyacınız varsa ve ne kadarına ihtiyacınız olduğunu saptamanız? Gerçek olan, sahip olduğunuz sistemin hafıza miktarının ne kadar olduğudur. Bu faktör bilgisayarda yaptığınız işlerin çeşitleri kullandığınız yazılımlara bağlıdır. Çünkü, doğru olan hafıza miktarı sunucu ile masaüstü bilgisayar için farklıdır. Bu yüzden bu bölümü ikiye böldük.
Masaüstü Bir Bilgisayar için Hafıza Gereksinimleri
Eğer masaüstü bir bilgisayar kullanıyorsanız, hafıza gereksinimleri bilgisayarın işletim sistemine, kullandığınız uygulama yazılımlarına bağlıdır.
Günümüzün kelime işlemci ve hesap çizelge yazılımları çalışabilmek için en az 32MB hafıza boyutuna gereksinmektedirler. Fakat, yazılım ve işletim sistemi geliştiricileri ürettikleri ürünlerdeki kapasiteleri ve olanakları genişletmektedirler. Bu ise ileride daha çok hafıza gereksimine ihtiyaç olacağı olgunusu güçlendirmektedir. Günümüzde, geliştiriciler tipik hafıza miktarının minimum 256 MB olması gerektiğini belirtiyorlar. Eğer sistem grafik işlemleri ve multimedta uygulamaları çalıştırıyorsa mimumum512 olması gerektiği en iyi performans içinse 1 GB’ın gerekliliğini belirtmektedirler.
Aşağıdaki tablo masaüstü bir bilgisayar için gereken hafıza miktarını belirlemede sizin için rehber olabilir. Tablo yapılan işlemlerin çeşitliliğine ve işletim sistemlerine göre ayrılmıştır. Sistemde kullandığınız işletim sistemini bulup ve yaptığınız işlerin tanımlamalarına bakarak size en yakın olan opsiyonu belirleyerek ne kadar hafızaya ihtiyacınız olduğunu tespit edebilirsiniz.
Sunucu Hafıza Gereksinimi
Bir sunucunun ne kadar hafıza gerekisimini olduğunu nasıl belirleyebilirsiniz?
Oldukça sık olarak ağdaki kullanıcılar iyi belirteçlerdir. Eğer ağ-bağlantılı aktiviteler (e-mail, paylaşılan uygulamalar, çıktı işlemlerinin yavaşlığı ) genellikle sistem yöneticisi tarafından bilinen olgulardır. Burada bazı avantajlı stratejiler sistemin hafıza gereksinimini belirlemede rol oynayabilir.
• Disk aktivitesinin görüntülernmesi. Eğer disk “swapping” yapıyorsa, bu hafıza artırımının gerektiğini belirtir.
• Çoğu sunucu bazı uygulamalarla CPU, hafıza ve disk kullanımı görüntüleyebilir. Eğer bu uygulamaların bazılarında tepe değerlere ulaşılıyorsa ilgili sistemin hafıza gereksinimi vardır demektir.
Sunucu hangi fonksiyonları gerçekleştirir?
Uygulama, iletişim, uzaktan erişim, eposta, web, dosya, multimedya, print, database... ?
Bazı sunucular diğer işlemleri gerçekleştirirken hafızada anlık olarak büyük miktarlarda bilgi tutmaktadırlar. Örneğin tipik bir büyük bir databese sunucu çok miktarda hafızayla birlikte data işlemi yapar. Diğer bir yönden ise, database sunularıyla karşılaştırılırsa, tipik dosya sunucusu daha az hafızaya gereksinim duyar çünkü bu sunucunun asıl görevi data transfer işlemidir.
Sunucular hangi işletim sistemini kullanır?
Her sunucu işletim sistemi farklı olarak hafızayı kullanır. Örneğin; network operating system (NOS) olan NOVELL işletim sistem bilgilere erişiken uygulama tabanlı olan Windows NT’den farklı olarak hafızayı kullanır. Windows NT arayüzü daha çok hafıza ister, Novell ise daha az.
Aynı anda kaç kullanıcı sunucuya erişebilir?
Çoğu sunucu aynı anda bir çok istemciye hizmet ve destek için görevlendirilmiştir. Son testler gösteriyorki bu rakam sunucunun belirli bir hafıza kapasitesini oransal olarak belirliyor. Kullanıcı kapasitesi maximum kapasiteyi aştıkça sabit disk sanal hafıza olarak kullanılabilir ve sonucunda performans düşer.
Hangi tipte ve kaç tane işlemci sunucuda kullanılmalıdır?
Hafıza ve işlemci sunucu performansını farklı şekilde etkiler. Sistem hafızanın eklenmesi aynı zamanda birçok bilginin işlenmesine olanak sağlar ve işlemci daha çok veri işler. Bu yüzden, eğer sisteme işleme gücü eklenirse, bunu hafıza ekleme opsiyonu ile gerçeklenir.
Sunucu Hafıza Haritası
------------------------------------------------------------------------------
3. Hafıza Modülünü Yakından Tanıma
Hafıza modülleri farklı boyut ve biçimleriyle gelir. Genelde, yeşil bir yüzey üzerine ufak siyah modüller yerleştirilmiş biçimdedir. Aşağıdaki figür tipik bir hafıza yapısını ve hafıza modülünün önemli noktalarını içermektedir.
Hafıza Modülü Nedir?
168-pin SDRAM DIMM modülüne yakından bir bakış
PCB (Prıinted Circuit Board)
Bir çok seviyeden oluşan yeşil kart tabakasının üzerinde hafıza çipleri yer almaktadır. Her bir tabaka bilginin akış yönünü sağlayan yolları ve devreyi içermektedir. Genelde, yüksek kaliteli hafıza modülleri birkaç tabaka kullanmaktadır. Daha çok tabaka izler arasında daha çok boşluk demektir. Daha çok boşluk ise gürültüyü azaltmak için fırsat demektir. Bu opsiyon ise modülleri güvenilir yapar.
DRAM (Dynamic Random Access Memory)
DRAM, RAM’in en önemli bileşenidir. Dinamik RAM olarak adlandırılır, çünkü, kısa süreliğine datayı tutmak ve belirli bir peryotta yenilenmesi gerekir. Çoğu hafıza çipleri siyah veya çipleri koruma için krom yapıya sahiptir.
Contact Fingers
Kontakt tırnakları, bazen hafıza soketine takıldığından dolayı “konnektör” veya “uç” olarak adlandırılır. Sistem anakartıyla hafıza modülü arasındaki bağlantıyı sağlayan uçlardır. Bazı hafıza modüllerinin üstündeki bu pinler kalayla kaplanmıştır ve bazıları ise altından yapılmıştır.
Dahili İz Tabakası
Büyüteç ile bakıldığında kart üzerindeki tabakaları birbirinden ayıran çizgiler gözükür. Yollar dataların yolculuk ettiği yollara benzer. Bu yolların genilşliği ve eğriliği çiplerinin birbirlerinin arasındaki komünikasyonun hızını ve güvenilirliğini etkiler. Tecrübeli tasarımcılar yollar arası hızı ve güvenilirliği arttırmak için dizaynı en iyi biçimde yarapak gürültüyü önlerler.
Çip Paketi
“Çip Paketi” terimi materyalin etrafına sarılan madde hakkında bilgi vermektedir. Günümüzün çip paket formatı TSOP (Thin Small Outline Package) olarak anılır. Bazı çok önceki çip dizayn firmaları DIP (Dual In-line Package) paket ve SOJ (Small Outline J-lead) paket tipini kullanırlardır. RDRAM’ler gibi yeni çipler RDRAMCSP (Chip Scale Package) paket tipini kullanmaktadırlar.
Aşağıda farklı çip paket formuna sahip olan hafıza modül çiplerini görebilirsiniz.
DIP (Dual In-Line Package)
SOJ (Small Outline J-Lead)
TSOP (Thin Small Outline Package)
CSP (Chip Scale Package)
Hafıza Çiplerinin Üretimi
İlginç ama gerçektir ki, hafıza üretimi sahil kumu ile başlar. Kum, yarı-iletkenlerin ve çiplerin üretimi için gereken silikonu içerir. Silikon kumdan çıkartılır, eritilir, çekilir, kesilir ve silikon tabakaları haline getirilir. Çip üretme süresi boyunca, karışık devre şemaları çip üzerine dolaylı yollarla işlenir. Bu işlem bittiğinde, chipler test edilir ve tabakaldan kesilir. İyi ve kötü olan çipler ayrılır. Çipler ayrıldığında plastik veya seramik paket tiplerinde paketlenir ve satışa hazır hale getirilir.
Hafıza Modülünün Yapılışı
Bu şekil hafıza üretimini temsil etmektedir. Hafıza modülünü yapabilmek için 3 tane önemli bileşen gerekmektedir. Hafıza çipleri, PCB ve kapasite ve direnç gibi elemanlar. Tasarım mühendisleri CAD (computer aided design) programlarını kullanarak PCB’yi dizayn ederler. Kaliteli bir kart yapabilmek dikkatli bir yerleştirme ve sinyal arası yol uzunlukları gerektirmektedir. PCB üretiminin temel işlemi hafıza çiplerinin üretimiyle benzerdir. Maskeleme, daldırma, asite batırma bakır yolları açar. PCB üretildikten sonra, yerleştirilme işlemi için hazırdır. Otomatik sistemler yüzey montajlı ve doğrudan delikli PCB’lere entegrelerini direkt olarak yerleştirebilir. Lehim pastası ile çipler PCB üzerine yerleştirilir ve ısıtıldıktan sonra soğutulur. Modüller paketlenirken sonra bilgisayara takılmaya hazırdır.
------------------------------------------------------------------------------
4. Hafıza’nın Çalışma Rutini
Eskiden, CPU’nun daha hızlı bir şekilde veriye ulaşabilmesi için tutulan yere hafıza dendiği konusunda bilgi vermiştik. Şimdi bu bilgileri tutma fonksiyonunu ayrıntılı bir şekilde ele alalım.
Hafıza Nasıl İşlemci İle Birlikte Çalışır?
Bilgisayar sisteminin temel bileşenleri
CPU sıksık bilgisayarın beyni olarak anılır. Bu bütün işlemlerin burada gerçekten burada olduğu anlamına gelir.
Chipset CPU’yu destekler. Genellikle sistemde işlemci ile diğer komponentler arasındaki veri akışını kontrol eden kontrolörler mevcuttur. Bazı sistemlerde ise birden fazla chipsette bulunabilir.
Hafıza kontrolcüsü chipset’in bir parçasıdır ve bu kontrolcü hafıza ile CPU arasındaki bilgiyi birbirleri arasında taşıma fonksiyonunu üstlenir.
Veri yolu ise verilerin gittiği iz olarak sistemde tanımlanabilir ve CPU, Hafıza, ve Giriş/Çıkış aygıtlarına bağlanan çeşitli paralel yollardan ibarettir. Veriyolu dizaynı veya veriyolu tasarımı datanın ne kadar hızlı ve ne kadar çok geçeğini belirleyen yapıdır. Sistemde farklı altsistemlere bağlanan farklı hızlarda farklı veriyolu mevcuttur. Hafıza veriyolu chipsetteki hafıza kontrolcüsü ile hafıza modülleri arasındaki veriyolunu temsil eder. Yeni sistemlerde CPU ile hafıza modülleri arasında frontside bus (FSB) dediğimiz veriyolu mevcuttur. Backside bus (BSB) ise hafıza kontrolcüsü ile L2 cache arasındaki olan veriyoludur.
Hafıza Hızı
CPU’nun hafızadan herhangi bir bilgiye ihtiyacı olduğunda, Hafıza kontrolcüsü tarafından yönetilen bir istek sinyali gönderir. Hafıza kontrolcüsü isteği hafızaya gönderir ve CPU’ya gitmeye veya okunmaya hazır olduğunda rapor verir. Bu bütün saat çevrimlerinin – CPU’dan hafıza modülüne veya hafıza modülünden tekrar CPU’ya - can vary uzunluğu hafıza hızına göre değişir, ve veriyolu hızı olarak adlandırılır.
Hafıza hızı çoğu zaman Megahertz (MHz) ile ölçülür veya literatürdeki adıyla erişim zamanı olarak geçer – data’nın dağıtılması için gerçek süre- -nanoseconds (ns) ile belirtilir. Hafıza hızı, istek alındığında ne kadar hızlı olarak isteğin yerine getirildiğini belirler.
Erişim Zamanı (Nanoseconds)
Erişim zamanı, hafıza modülü işlenecek data için istek aldığında data işlenebilecek hale gelebilmesi için gereken zamanı ölçer. Hafıza çipleri ve modülleri 80ns ile 50ns arasında değişen aralıklarda kullanılırlar. Erişim zamanı ölçümleriyle birlikte, düşük rakamlar daha yüksek hızları nitelemektedir.
Bu örnekte, hafıza kontrolcüsü dataları hafıza’dan ister. Ve hafıza bu isteğe 70ns’de yanıt verir. CPU yaklaşık olarak 125ns’de data’ya erişir. Bu yüzden, CPU’nun ilk bilgileri istediği zamandan itibaren gerçekte bu data’ya ulaştığı zaman 70ns’lik hafıza modülleriyle 195ns ‘ye kadar yükselebilir. Bu chipsetin bilgiyi işlemesi için gereken zamandır ve veriyolunda hafıza ile CPU arasında veriler ilerler.
Yorum yap