Why do CPUs Need Caches? - Computerphile Computerphile English Turkish

Why do CPUs Need Caches? - ComputerphileYouTube↗ IA↗(long shot)
Education 273.8K views 6.4K likes 59 dislikes 20 Nov 2015

Computerphile 2.6M subscribers N/A YouTube↗

Click to Play Video

So, I've come here today because you promised me "cache", but I don't see any money.

Bu yüzden bugün buraya geldim çünkü bana "önbellek" sözü verdin, ama ben hiç para göremiyorum.

I thought you were paying me for these things, but- No, we're not talking about that sort of cash.

Bana bu şeyler için para ödediğini sanıyordum ama- Hayır, bu tür paralardan bahsetmiyoruz.

We're actually looking for the cache that is built into our CPUs and they're used in computers

Aslında CPU'larımıza yerleştirilen ve bilgisayarlarda kullanılan önbellekleri arıyoruz.

to try and make things run faster.

denemek ve işleri daha hızlı çalıştırmak için.

Now, we talked about how the CPU talks to memory, and we spent some time looking at how

Şimdi, CPU'nun hafıza ile nasıl konuştuğu hakkında konuştuk ve nasıl zamana baktık?

we can build memory chips out of discrete logic circuits.

ayrık mantık devrelerinden bellek yongaları yapabiliriz.

While you probably want to build all the memory in your computer system like that,

Muhtemelen bilgisayar sistemindeki bütün hafızayı böyle yapmak istiyorsan,

there are other ways you can build them to create SIMs as you're using in the late 80s, early 90s.

90'ların sonlarında kullandığınız 80'lerin sonlarında kullandığınız gibi SIM'ler oluşturmak için bunları oluşturmanın başka yolları da var.

And this one is about 256 kilobytes, but you can get DIMMs that are as big as 16 gig these days.

Bu da yaklaşık 256 kilobayttır, ancak bugünlerde 16 konserlik büyük DIMM'ler alabilirsiniz.

Now, if you remember back to what Steve Furber was saying about when you build the BBC micro,

Şimdi, Steve Furber’in BBC mikro modelini oluştururken söylediklerini hatırlıyorsanız,

he was talking about how when they built it, they used RAM chips that ran at twice the speed of the CPU.

Nasıl kurdukları hakkında CPU'nun iki katı hızda çalışan RAM yongalarını kullandıklarından bahsediyordu.

So, we got the 8 RAM chips here, and they're connected directly, more or less, to the CPU here.

Yani, burada 8 RAM yongaları var ve bunlar doğrudan veya daha az buradaki CPU'ya bağlandılar.

The memory ran at 4 megahertz and the CPU ran at 2 megahertz.

Bellek 4 megahertz'de, CPU ise 2 megahertz'de çalışıyordu.

And so the CPU could make its requests and the RAM would return it very quickly.

CPU da isteklerini yerine getirebildi ve RAM bunu çok hızlı bir şekilde geri getirecekti.

And while the CPU was still processing that, the video circuits could grab the data from memory

CPU hala bu işlemi yaparken video devreleri verileri bellekten alabilir.

to form the display. So, it was able to multiplex the two and not slow the CPU down,

Ekranı oluşturmak için Böylece ikisini çoğaltabiliyor ve işlemciyi yavaşlatmıyordu.

unlike some of the systems.

bazı sistemlerin aksine.

Now, as time went on, the CPUs got much faster so by the end of 80s, you could get CPUs like this,

Şimdi, zaman geçtikçe, CPU'lar çok daha hızlı büyüdü, böylece 80'lerin sonunda, böyle CPU'lar elde edebiliyordunuz.

which ran at 8 megahertz and then 16 megahertz, 32 megahertz and so on.

hangi 8 megahertz ve sonra 16 megahertz, 32 megahertz ve benzeri koştu.

And now a 3 gigahertz CPU is very easy to get a hold of.

Ve şimdi 3 gigahertz CPU'yu ele geçirmek çok kolaydır.

Unfortunately, the RAM didn't increase speed at the same rate.

Maalesef, RAM aynı hızla hızı arttırmadı.

So these days, the RAM runs several orders of magnitude slower than what the CPU runs at.

Bu yüzden, RAM bugünlerde CPU'nun çalıştığından daha yavaş bir şekilde büyüklükte çalışıyor.

So, this leaves us with a problem. Even if the clock speed of the CPU increased, it would still have to wait

Yani bu bizi bir sorunla karşı karşıya bırakıyor. İşlemcinin saat hızı artarsa bile, yine de beklemesi gerekecekti.

for the memory, so it wouldn't actually appear to get any faster.

bellek için, bu yüzden aslında daha hızlı olsun görünmeyecek.

So actually, it is possible to build memory that will work at the speed that the CPU executes at.

Bu yüzden aslında CPU'nun çalıştığı hızda çalışacak bir bellek oluşturmak mümkündür.

But the problem is it takes more space on the silicon to store each bit of information,

Ancak sorun, silikonun her bir bilgisini depolamak için daha fazla yer kaplamasıdır.

and so therefore, it costs a lot more to produce the memory compared to the DIMMs,

ve bu nedenle, hafızayı DIMM'lere kıyasla üretmek çok daha pahalı.

the DRAM that we use today.

Bugün kullandığımız DRAM.

So the way we get around this is we split the memory up into two types.

Yani bunu aşmanın yolu hafızayı ikiye bölüyoruz.

We have our main memory, which we build out of dynamic RAM.

Dinamik RAM'den yaptığımız ana belleğe sahibiz.

But we also have a second type of memory which is actually often built into the CPU as well.

Ancak, genellikle CPU'da da sıklıkla bulunan ikinci tip bir belleğe sahibiz.

Now this is much smaller, but it's built out of much faster memory.

Şimdi bu çok daha küçük, ama çok daha hızlı hafızadan oluşuyor.

And this is referred to as the cache. Now, the cache is perhaps an old-fashioned English word,

Ve buna önbellek denir. Şimdi, önbellek belki eski moda bir İngilizce kelimedir.

but it basically just means a small place where we can store things.

ama bu temelde sadece bir şeyleri saklayabileceğimiz küçük bir yer anlamına gelir.

So you might use it to store your hidden treasure if you're a pirate or to store your food for winter.

Korsanysanız gizli hazinenizi depolamak için ya da yiyeceklerinizi kışın saklamak için kullanabilirsiniz.

Another example where you might come across a cache is with your web browser.

Bir önbellekte karşılaşabileceğiniz başka bir örnek, web tarayıcınızla ilgilidir.

So the cache on the web browser is used to get around because it takes a relatively long time

Dolayısıyla, web tarayıcısındaki önbellek dolaşmak için kullanılır, çünkü nispeten uzun zaman alır.

to fetch a piece of information over the Internet compared to accessing something

İnternet üzerinden bir şeylere erişmekle karşılaştırıldığında bir parça bilgi edinmek

on your local machine.

yerel makinenizde.

So what happens is: When you go and fetch a page from the Internet

Öyleyse olan şudur: İnternetten bir sayfa alıp getirdiğinizde

the browser will go and get the HTML page, it'll get the CSS files, the images and so on.

Tarayıcı gidip HTML sayfasını alacak, CSS dosyalarını, resimleri vb.

And it's stores or caches a copy onto your local disk that it can then refer if it needs to get it again.

Ve yerel diskinize bir kopyasını saklar veya önbelleğe alır, daha sonra yeniden alması gerekiyorsa başvurabilir.

And the idea is that we can get the data from the local copy a lot quicker than it could

Ve fikir şu ki, yerel kopyadan veriyi alabileceğimizden çok daha hızlı alabiliriz.

if it had to go fetch it from the web server somewhere else in the world.

web sunucusundan dünyanın başka bir yerine getirmesi gerekiyorsa.

And it's this same approach that is used by the CPUs. The CPU's got the same problem.

İşlemciler tarafından kullanılan aynı yaklaşım. CPU aynı sorunu var.

It can talk to its cache on the CPU very, very quickly, but talking to main memory,

CPU üzerindeki önbelleğiyle çok, çok hızlı bir şekilde konuşabilir, ancak ana hafıza ile konuşabilir.

compared to talking to the cache is a relatively long time.

önbellekle konuşmaya kıyasla nispeten uzun bir süre.

So what happens is: Every time it requests a bit of data, it caches a copy locally

Öyleyse ne olduğu: Her ne zaman biraz veri istediğinde, yerel olarak bir kopyayı önbelleğe alır

in the cache built onto the CPU, so that when it needs to fetch is again in the near future,

CPU üzerine kurulu önbellekte, böylece almak gerekiyorsa yakın gelecekte tekrar

it can access it from its local copy a lot faster.

Yerel kopyasından çok daha hızlı bir şekilde erişebilir.

There's some other tricks that it can do as well, because the CPU can say,

İşlemcinin söyleyebileceği gibi yapabileceği başka numaralar da var.

"Well, actually, if I fetch this instruction, there's a very good chance that I'm going to execute

"Aslında, bu talimatı alırsam, yürütme şansım çok iyi

the next instruction, and the one after that at the same time."

sonraki talimat ve aynı anda ondan sonraki talimat. "

And so what it can do is, rather than just getting one word of memory at a time,

Ve yapabileceği şey, bir seferde sadece bir tek kelime almak yerine,

it'll say, "Well okay, get me the next 128 bytes of memory."

"Tamam, sonraki 128 bayt hafızayı bana getir" der.

And it'll read what we call a cache line, one single lot of 128 bytes from memory into the CPU in one go.

Ve bir önbellek satırı dediğimiz şeyi, bellekten CPU'ya tek seferde 128 baytlık tek bir lot okuyacaktır.

The idea being that it takes less time to read 128 bytes in one go, than just to read each 128 bytes individually.

Tek seferde 128 baytı okumak, sadece her 128 baytı tek tek okumaktan daha az zaman alacağı fikri.

But that's down to the way memory actually store things.

Ama bu aslında hafızada bir şeyleri saklama biçimine bağlı.

So, we talked about, in the previous video, how we would have an address, a binary number

Böylece, önceki videoda, nasıl bir adrese sahip olabileceğimizi, ikili bir sayıdan bahsettik.

that represents each different bit in the RAM chips.

RAM yongalarında her farklı biti temsil eder.

But actually, rather than storing it as one big list of bits, it actually stores it as a grid.

Ama aslında, onu büyük bir bit listesi olarak saklamak yerine, aslında bir ızgara olarak saklar.

The address that you give it from the CPU gets split up to reference a particular row,

İşlemciden verdiğiniz adres, belirli bir satıra başvurmak üzere bölünür,

and a column of that grid to get the particular bit it's interested in.

ve ilgilendiği belirli parçayı elde etmek için bu kılavuzun bir sütunu.

Now, the way the RAM chips work: One you've selected a specific row, you can then access

Şimdi, RAM yongalarının çalışma şekli: Belirli bir satırı seçtiğinizde, daha sonra erişebilirsiniz

each of the columns in that relatively quickly, compared to changing to a different row.

Sütunların her biri, nispeten hızlı bir şekilde, farklı bir satıra geçmekle karşılaştırıldığında.

So if we want to get 128 bytes, if they're all in the same row of memory,

Eğer 128 byte almak istiyorsak, hepsi aynı bellek satırındaysa,

then we can access them very quickly, and so copy them into the CPU's cache much quicker

o zaman onlara çok hızlı bir şekilde erişebiliriz ve bu yüzden onları CPU'nun önbelleğine daha hızlı kopyalayabiliriz.

than if we were having to select different rows at a time.

Bir seferde farklı satırlar seçmek zorunda kalsak bile.

So, how big does the cache on your CPU need to be?

Peki, işlemcinizdeki önbellek ne kadar büyük olmalı?

Well, actually it turns out, you only need a relatively small amount of cache to make a significant difference

Aslında, ortaya çıktı, önemli bir fark yaratabilmek için sadece nispeten az miktarda önbelleğe ihtiyacınız var.

because our programs are often sitting in loops, executing the same set of instructions

çünkü programlarımız sık sık döngüler halinde oturuyor ve aynı komut dizisini uyguluyor

again and again and again.

tekrar tekrar tekrar tekrar.

So if you've got enough to store that loop, then they can be cached and it'll work fine.

Yani, bu döngüyü depolayacak kadar bilginiz varsa, o zaman önbelleklenebilirler ve iyi çalışırlar.

Or the program's accessing the same block of data and manipulating that in different ways.

Veya program aynı veri bloğuna erişiyor ve bunu farklı şekillerde kullanıyor.

And so if that will fit into the cache, things work relatively fine.

Ve bu, eğer önbelleğe sığacaksa, işler nispeten iyi çalışır.

So we don't need that much. You often use separate caches for the instructions

Yani o kadar ihtiyacımız yok. Talimatlar için genellikle ayrı önbellekler kullanırsınız.

and for the data so you don't remove the instruction that you're interested in

ve veriler için, ilgilendiğiniz talimatı kaldırmazsınız.

to put a copy of the data that you're going to process in there.

orada işleyeceğiniz verilerin bir kopyasını koymak için.

I mean, you could think about it, that you might have a field full of turnips

Yani, şalgam dolu bir tarlaya sahip olabileceğinizi düşünebilirsiniz.

and so you'd have to go and dig them up. But you might also have a cupboard with your turnips

ve böylece gidip onları kazmak zorunda kalacaksın. Ancak şalgamla birlikte bir dolabınız da olabilir.

in the kitchen, so you can make your stew that night without having to go out into the field

mutfakta, böylece o gece tarlaya çıkmak zorunda kalmadan güveç yapabilirsiniz

And if you're out working somewhere else, you may even have a turnip in your backpack to eat on the way out.

Ve başka bir yerde çalışıyorsanız, dışarıda yemek yemek için çantanızda bir şalgam bile olabilir.

Second level turnip cache?

İkinci seviye şalgam önbellek?

Yeah! *laughter*

Evet! * Kahkahalar *

Similar videos:

Inside the CPU - Computerphile
Computerphile
280.2K views 6.2K likes 94 dislikes 22 Mar 201735% match

CPUs Are Out of Order - Computerphile
Computerphile
145.8K views 3.8K likes 84 dislikes 19 Jan 201835% match

JSON, not Jason - Computerphile
Computerphile
190.7K views 4.6K likes 191 dislikes 09 May 201932% match

Explaining Dirty Cow - Computerphile
Computerphile
173.1K views 3.4K likes 79 dislikes 28 Oct 201631% match

How Computer Memory Works - Computerphile
Computerphile
728.7K views 11.6K likes 385 dislikes 23 Jun 201429% match

Where did Bytes Come From? - Computerphile
Computerphile
195.3K views 6.1K likes 60 dislikes 01 May 201828% match

ALOHAnet: Grandfather of All Computer Networks - Computerphile
Computerphile
56.3K views 3K likes 31 dislikes 30 Dec 202028% match

ALGOL 60 at 60 - Computerphile
Computerphile
73.7K views 3.1K likes 20 dislikes 04 Jun 202028% match

PDF, What is it FOR? - Computerphile
Computerphile
409K views 12K likes 144 dislikes 16 Sep 201627% match

Why C is so Influential - Computerphile
Computerphile
1.6M views 22.5K likes 1.6K dislikes 25 Aug 201727% match

Raspberry Pi Zero - the $5 Computer - Computerphile
Computerphile
300.7K views 6.5K likes 100 dislikes 01 Dec 201527% match

Resizing Images - Computerphile
Computerphile
360.9K views 8.5K likes 115 dislikes 02 Sep 201626% match

Lambda Calculus - Computerphile
Computerphile
803.9K views 19.5K likes 567 dislikes 27 Jan 201726% match

Computing Limit - Computerphile
Computerphile
358.4K views 11.3K likes 443 dislikes 03 Nov 201726% match

Where GREP Came From - Computerphile
Computerphile
644.1K views 23.4K likes 152 dislikes 06 Jul 201826% match

How Secure Shell Works (SSH) - Computerphile
Computerphile
741.8K views 16.7K likes -1 dislikes 31 Jan 201926% match

Physics of Computer Chips - Computerphile
Computerphile
552.2K views 13.7K likes 207 dislikes 19 Aug 201626% match

50 Years of Computer Science: Professor Brailsford Q&A - Computerphile
Computerphile
81.3K views 3K likes 17 dislikes 22 Apr 202026% match

Password Cracking - Computerphile
Computerphile
3M views 60.3K likes 1K dislikes 13 Jul 201625% match

Parsing Explained - Computerphile
Computerphile
134.2K views 3.6K likes 45 dislikes 13 Nov 201925% match

CPU vs GPU (What's the Difference?) - Computerphile
Computerphile
785.8K views 16.3K likes 356 dislikes 22 Dec 201525% match

Zero Size Files - Computerphile
Computerphile
319.6K views 7.1K likes 180 dislikes 21 Oct 201625% match

Deep Learning - Computerphile
Computerphile
392.2K views 6.1K likes 280 dislikes 19 Apr 201625% match

How to Choose a Password - Computerphile
Computerphile
1M views 21.1K likes 235 dislikes 20 Jul 201624% match

Space Carving - Computerphile
Computerphile
240.6K views 4.1K likes 45 dislikes 12 May 201624% match

Krack Attacks (WiFi WPA2 Vulnerability) - Computerphile
Computerphile
581.5K views 12.2K likes 294 dislikes 17 Oct 201724% match

The Joys of Updating & Upgrading - Computerphile
Computerphile
95.9K views 4.1K likes 69 dislikes 06 May 202024% match

Finding the Edges (Sobel Operator) - Computerphile
Computerphile
359.3K views 6.9K likes 50 dislikes 04 Nov 201524% match

Mac or PC? - Computerphile
Computerphile
587.9K views 9.7K likes 314 dislikes 21 May 201423% match

How Blurs & Filters Work - Computerphile
Computerphile
423.4K views 8.8K likes 120 dislikes 02 Oct 201523% match

Settings Privacy About Contact Donate